变速器齿轮敲击动力学建模及多源激励因素分析

发布时间：2017-09-12 18:37

  本文关键词：变速器齿轮敲击动力学建模及多源激励因素分析

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【摘要】：汽车变速器敲击噪声控制能力在整车性能评估中占据的地位越来越高。变速器敲击噪声主要表现为啮合齿轮的振动冲击,研究各种内、外源激励因素引起变速器齿轮敲击振动的作用机理及其非线性规律,具有十分重要的意义。为实现上述目标,本文针对变速器单级齿轮对开展动力学建模,考虑具有非线性作用效果的内、外源激励因素,得到多参数影响下的齿轮敲击动力学模型。分别利用数值分析、软件仿真的方法得到齿轮敲击的数值响应解及可视化敲击状态,分析各种因素对齿轮敲击的影响规律。具体工作如下:(1)介绍汽车变速器齿轮敲击动力学建模以及敲击噪声的分析、预测和控制等领域的研究进展,分析目前各种建模、仿真方法存在的不足之处,对本文即将开展的工作进行综述。(2)分析变速器工作原理以及传动齿轮发生振动敲击的机理,针对引起传动系统非承载齿轮对振动敲击的各种主要内、外源类型激励,研究输入转速、输入转矩波动、时变啮合刚度、齿侧间隙、动态啮合误差、啮合阻尼等因素造成齿轮啮合过程中产生振动、敲击的原因。(3)针对单级齿轮对开展考虑输入转速、输入转矩波动、时变刚度、齿侧间隙、啮合阻尼、啮合误差等因素的敲击动力学建模。对比分析三种敲击判定依据,提出本文将使用的敲击判定方法。(4)开展变速器齿轮敲击数值分析,对单级齿轮副敲击动力学模型进行无量纲处理,借助于MATLAB软件,利用Runge-Kutta算法对模型进行数值响应求解。结果表明:齿轮侧隙、时变啮合刚度、啮合误差、输入转矩等因素幅值增加会引起敲击力的增大,造成敲击状态在单侧、双侧敲击之间转换,影响系统周期性;啮合阻尼的增大能够改善敲击的剧烈状况;输入转速主要决定了系统振动的频率,对系统周期性作用明显。(5)开展变速器齿轮敲击仿真分析,利用AMEsim仿真软件建立二轴式五挡手动变速器模型,探究一挡到五挡车速过渡过程中各挡位齿轮副分别处于承载、非承载状态时的敲击规律。选取一挡和二挡行驶工况,分别以上述激励因素为研究对象,分析非承载齿轮的敲击状态。结果表明:处于非承载状态下的齿轮副更容易发生敲击;各种激励因素对齿轮系统的敲击影响规律与对上述单级齿轮副分析得到的影响规律基本一致。
【关键词】：变速器齿轮 敲击噪声 多源激励因素 动力学建模 AMEsim仿真
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U463.212
【目录】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-9
• 1 绪论9-19
• 1.1 研究背景和意义9-11
• 1.2 国内外研究现状11-16
• 1.2.1 国外研究现状12-14
• 1.2.2 国内研究现状14-16
• 1.3 本文主要研究内容16-19
• 2 变速器齿轮敲击发生机理及多源激励因素介绍19-27
• 2.1 变速器工作原理19-20
• 2.2 变速器齿轮敲击噪声20-21
• 2.2.1 发生机理20
• 2.2.2 敲击形式20-21
• 2.3 齿轮敲击外源激励21-22
• 2.3.1 输入转矩波动21-22
• 2.3.2 输入转速22
• 2.4 齿轮敲击内源激励22-26
• 2.4.1 时变啮合刚度22-24
• 2.4.2 啮合阻尼24-25
• 2.4.3 齿侧间隙25-26
• 2.4.4 啮合误差26
• 2.5 本章小结26-27
• 3 单级齿轮对敲击动力学建模及敲击判断27-35
• 3.1 多体动力学建模概述27-28
• 3.1.1 动力学分析方法27
• 3.1.2 多刚体动力学建模27-28
• 3.1.3 多柔体动力学建模28
• 3.2 单级齿轮对敲击动力学建模28-32
• 3.2.1 一般动力学建模28-29
• 3.2.2 多源激励下敲击建模29-31
• 3.2.3 模型无量纲处理31-32
• 3.3 齿轮敲击的判定条件32-34
• 3.3.1 齿轮敲击门槛32-33
• 3.3.2 以振动角速度为判定条件33
• 3.3.3 以接触力为判定条件33-34
• 3.3.4 以形变量为判定条件34
• 3.4 本章小结34-35
• 4 变速器齿轮敲击激励因素数值分析35-47
• 4.1 数值分析方法35-36
• 4.1.1 Runge-Kutta算法35
• 4.1.2 模型参数说明35-36
• 4.2 系统整体响应结果与分析36-37
• 4.3 外源激励响应结果与分析37-40
• 4.3.1 输入转矩波动37-38
• 4.3.2 输入转速38-40
• 4.4 内源激励响应结果与分析40-45
• 4.4.1 时变啮合刚度40-42
• 4.4.2 啮合阻尼42-43
• 4.4.3 齿侧间隙43-44
• 4.4.4 啮合误差44-45
• 4.5 本章小结45-47
• 5 变速器系统敲击激励因素仿真分析47-73
• 5.1 AMEsim动力学仿真概述47-48
• 5.1.1 AMEsim软件介绍47
• 5.1.2 AMEsim动力学仿真原理47-48
• 5.2 手动变速器系统仿真建模48-52
• 5.3 不同车速工况下齿轮敲击结果及分析52-58
• 5.3.1 齿轮敲击仿真结果52-58
• 5.3.2 齿轮敲击仿真分析58
• 5.4 外源激励对齿轮敲击的影响58-64
• 5.4.1 输入转矩波动59-62
• 5.4.2 输入转速62-64
• 5.5 内源激励对齿轮敲击的影响64-72
• 5.5.1 时变啮合刚度64-67
• 5.5.2 啮合阻尼67-69
• 5.5.3 齿侧间隙69-72
• 5.6 本章小结72-73
• 6 总结与展望73-75
• 6.1 总结73
• 6.2 展望73-75
• 致谢75-77
• 参考文献77-80

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本文编号：838882