变速器动力学建模与振动噪声分析

发布时间：2017-09-17 23:15

  本文关键词：变速器动力学建模与振动噪声分析

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【摘要】：汽车作为一种交通工具已经走进千家万户,消费者对汽车的各项性能的要求也日益严苛,以往的消费者更多关注动力性、经济性和安全性,现在的消费者则对舒适性提出了更高的要求。整车的振动噪声水平对舒适性影响较大,变速器工作过程中产生的振动噪声是影响汽车振动噪声性能的重要因素之一,其内部的齿轮传动系统在啮合过程中产生振动,通过轴、轴承、传递到箱体,进而激励箱体产生辐射噪声传递到人耳,使驾驶员和乘客产生不适。因此,建立变速器齿轮传动系统的动力学分析模型,研究其动力学特性并分析工况、齿轮传动系统参数以及箱体固有特性对变速器振动噪声特性的影响,对指导变速器的设计和降低变速器的噪声具有重要意义。分析齿轮传动系统的各类振动激励,研究时变啮合刚度和轴承刚度的计算方法,分析了斜齿轮副齿宽、螺旋角、压力角等参数对平均啮合刚度和时变啮合刚度的影响规律。结果表明,螺旋角和齿宽对时变啮合刚度的波动有较大影响,压力角对时变啮合刚度的影响较小,合理选择齿轮参数可以有效降低时变啮合刚度的波动。综合使用有限元方法和集中参数法,分别建立轴承、齿轮副和轴的动力学模型,参照有限元方法中质量矩阵、刚度矩阵和阻尼矩阵的形成规则,建立变速器齿轮传动系统的整体多自由度动力学模型,研究变速器齿轮传动系统的动力学特性以及输入转速、输入扭矩和时变啮合刚度波动率对变速器齿轮传动系统动力学响应的影响规律。建立变速器箱体的有限元模型,研究变速器箱体的固有特性。以齿轮传动系统在轴承座处的动力学响应作为激励,对变速器箱体有限元模型进行振动响应分析,计算变速器箱体有限元模型表面各节点的振动加速度,与振动试验结果进行对比,验证变速器箱体振动分析方法的合理性。建立变速器箱体的边界元模型和场点网格模型,以变速器箱体振动响应为边界条件,使用声学边界元方法预测场点声压分布情况,分析变速器的辐射噪声特性。进行变速器振动噪声试验研究,分析变速器噪声特性以及输入扭矩、输入转速、挡位和测点位置等因素对变速器辐射噪声的影响规律。通过变速器振动噪声源识别研究,确定常啮合齿轮副的啮合振动和箱体的共振为主要噪声源。根据噪声源的特点和现有工作条件,提出对常啮合齿轮副进行齿轮修形设计的改进方案,对比修形前后的噪声试验结果,变速器总体噪声水平得到了有效控制。
【关键词】：变速器 齿轮传动系统 齿轮啮合刚度 动力学建模 振动噪声分析
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U463.2
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 第1章 绪论11-19
• 1.1 研究背景及意义11-12
• 1.2 国内外研究现状12-17
• 1.2.1 变速器齿轮系统动力学建模的研究现状12-14
• 1.2.2 变速器齿轮系统振动激励研究现状14-16
• 1.2.3 变速器振动噪声仿真与试验研究现状16-17
• 1.3 本文研究的主要内容17-19
• 第2章 变速器齿轮系统振动激励研究19-31
• 2.1 齿轮副时变啮合刚度激励19-26
• 2.1.1 齿轮副平均啮合刚度的计算方法20-21
• 2.1.2 基于接触线长度的时变啮合刚度计算21-23
• 2.1.3 齿轮参数对时变啮合刚度的影响23-26
• 2.2 轴承刚度激励26-28
• 2.3 冲击激励和误差激励28-29
• 2.4 本章小结29-31
• 第3章 变速器齿轮系统动力学建模与动力学响应分析31-47
• 3.1 变速器各部分动力学建模方法31-37
• 3.1.1 齿轮啮合单元的动力学建模33-35
• 3.1.2 轴承单元的动力学建模35-36
• 3.1.3 弹性轴单元的动力学建模36-37
• 3.2 变速器齿轮系统动力学模型的建立37
• 3.3 动力学方程的求解37-39
• 3.4 变速器齿轮系统动力学响应分析39-45
• 3.4.1 齿轮副单元参数计算39-40
• 3.4.2 轴段单元参数计算40-41
• 3.4.3 轴承单元参数计算41
• 3.4.4 动力学响应分析41-43
• 3.4.5 动力学响应的影响因素分析43-45
• 3.5 本章小结45-47
• 第4章 变速器振动噪声仿真分析47-59
• 4.1 变速器箱体模态分析47-52
• 4.1.1 模态分析理论48-49
• 4.1.2 变速器箱体有限元模态分析49
• 4.1.3 变速器箱体有限元模态分析结果49-52
• 4.2 变速器箱体表面振动响应仿真分析52-53
• 4.3 基于声学边界元方法的变速器辐射噪声预测53-58
• 4.3.1 边界元方法简介与噪声仿真预测方法53-54
• 4.3.2 变速器箱体边界元模型建立54-56
• 4.3.3 场点网格划分56
• 4.3.4 变速器箱体辐射噪声预测结果分析56-58
• 4.4 本章小结58-59
• 第5章 变速器振动噪声试验与减振降噪研究59-75
• 5.1 变速器振动噪声台架试验方案59-62
• 5.1.1 振动噪声台架试验设备59-60
• 5.1.2 变速器振动噪声试验测点布置60-61
• 5.1.3 变速器噪声试验工况61-62
• 5.1.4 变速器振动试验工况62
• 5.2 变速器噪声试验结果分析62-65
• 5.2.1 不同挡位噪声试验结果对比62-63
• 5.2.2 测点位置和输入扭矩对噪声试验结果的影响63-64
• 5.2.3 噪声仿真结果与试验结果对比64-65
• 5.3 变速器振动试验结果分析与振动噪声源识别65-69
• 5.3.1 变速器振动试验结果65-68
• 5.3.2 变速器振动仿真结果与试验结果对比68-69
• 5.4 变速器减振降噪改进方案与试验验证69-72
• 5.4.1 变速器振动噪声控制方法69-70
• 5.4.2 变速器改进方案70
• 5.4.3 改进前后结果对比70-72
• 5.5 本章小结72-75
• 第6章 全文总结与展望75-77
• 6.1 全文总结75-76
• 6.2 展望76-77
• 参考文献77-83
• 致谢83

【参考文献】

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本文编号：871962