基于指标参数优化的双样子多级齿轮传动机构受迫震荡个性解析
黄孝慈
（上海工程技能大学机器与汽车工程学院，上海）
择要：为了解析搀杂动力汽车双样子多级齿轮动力传动机构改变震荡形成的因为及其影响成分，基于SIMPACK创造了整车动力学模子。经过对动力学模子施加激发和配置输出通道，建设了扭振仿真系统。应用扭振仿真系统解析了多级齿轮传动机构的振型，并与理论计划和实习了局施行了比较考证。扭振仿真系统振型解析的了局与理论计划的传动系统固有频次以及噪声实习赢得的主噪声频次一致，解释了建设系统的无误性。在此基本上，解析了阻尼减振器的阻尼、刚度的改变等指标优化参数对多级齿轮传动机构形成的改变震荡的影响。了局说明，将改变减振器参数调换在合适界限内，对多级齿轮传动机构部份阶次的改变震荡有较好的衰减影响。关键词：双样子齿轮传动机构扭振个性1引言由于全国火油储备量的一直下落，开拓新动力汽车是而今的进展方位。搀杂动力汽车是现行汽车的一种靠得住代替样子，由于其NVH（Noise，VibrationandHarshness）题目对游客的乘坐恬静性影响很大，因此，越来越遭到厂商和研讨机构的注意。搀杂动力汽车的噪声起源有良多，此中多级齿轮传动机构的反常改变震荡是一个要紧的噪声源。由于搀杂动力汽车采取纯电动启动和搀杂动力启动的双样子启动方法，其齿轮传动机构的扭振特点较普遍汽车更为繁杂。当带动机端和启动机电端存在输入转矩的激发时，多级齿轮传动机构会产生反常受迫改变震荡题目。当外源性激发的扰乱频次与系统的任何一个固有频次相等时，传达功率流的传动系将涌现猛烈的受迫改变共振，反响部件所受的载荷将显著增进，严峻侵害传动系的部件，并致使扭振和不恬静感。因此，关于扭振的影响成分和消除办法研讨是特别要紧的。一些研讨对车辆动力系统的震荡题目施行了解析。杨远等应用单体声功率及频谱解析的办法鉴识出了变速器齿轮形成的啮合噪声是电启动动力总成系统噪声形成的紧要因为；Chang等采取实习的办法对带动机转矩摇行为为动力总成的激发源施行了考证，解释带动机转矩摇动形成的激发是动力总成扭振的紧要激发源之一；Yue等对搀杂动力系统的动力学个性施行了解析，并研讨了该系统的震荡特点。按照以上研讨可知，带动机或机电是传动系统扭振的要紧激发源。为了缩小传动机构的震荡和噪声，需求选用联络的办法，采取阻尼减振器是一种衰减扭振的有用办法。当汽车动力输入端存在激发时，齿轮传动机构是形成震荡和噪声的紧要总成之一。PaulD等关于汽车传动系的积极阻尼对调挡形成的刹时震荡施行了研讨，提议了一种积极管制政策，并对其在保守汽车和搀杂动力汽车上的应用成果施行了比较。林新海等经过模态实验和台架实验相连接的办法解析了影响齿轮箱震荡的紧要成分。Tang等对搀杂动力汽车行星齿轮机关的噪声源施行了理论解析和实习考证。这些办法的协同点是基于理论计划的办法来解析齿轮扭振个性。理论计划办法需求创造详悉的齿轮数学模子，计划的了局较为详悉，但关于较为繁杂的传动来说，系统存在较多的解放度，创造完满的模子进程较为噜苏，对模子的修改也较为困苦，一旦模子创造过错，批改起来对照费事。而采取Adams等多体动力学软件施行为力学模子建设和解析的办法，则较为便利直觉，并能够摹拟传动机构扭振的传达个性。但这类办法却难以对齿轮副模子啮合参数施行详悉描画，以是，在施行齿轮动力学解析时成果较差。一些研讨者提议了代替办法，洪清泉等提议了一种在Adams中创造虚构齿轮副模子的办法，该办法思量了齿轮的转化惯量、等价阻尼和等价刚度，对齿轮动力学解析取患了必定的成果。Yu等也采取这类办法对搀杂动力汽车行星齿轮机构的扭振个性施行了解析，为搀杂动力汽车的降噪研讨供给了参考，但该办法可因此扭簧的等价阻尼和等价刚度类似地代替齿轮啮合，而无奈创造齿轮修形系数、泊松比、弹性模量、齿面争持因数等物理与材料个性参数，特为是无奈摹拟单对轮齿的归纳弹性变形、齿轮重合度、齿轮啮合时的阻尼改变以及齿轮啮合时的归纳刚度改变的时变参数。这使得哄骗虚构齿轮副模子的办法施行的齿轮扭振个性解析与理论状况存在着必定过失。经过恰当的办法建设详悉的搀杂传动系统模子，并解析其震荡个性，关于搀杂动力多级齿轮传动机构的指标参数优化是特别有辅助的。本文中建设了基于SIMPACK的搀杂动力传动系统的多体动力学模子，在SIMPACK中创造详悉的齿轮模子，并应用齿轮啮协力元创造齿轮衔接。按照所建模子创造扭振仿真系统，并对搀杂动力传动系统的扭振个性施行研讨，解析各部件扭振特点频次和关键参数对扭振的影响。2扭振仿真系统创造SIMPACK中动力学模子的创造是基于样车传动系统原料和元件散布的特色，采取多解放度纠合原料的分散化建模办法，对图1所示的搀杂动力传动系施行改变震荡建模。
建模时应按照如下简化绳尺：（1）相邻两纠合原料间衔接轴的刚度，视为纠合原料间的刚度，马上轴的转化惯量均匀分派到相邻的纠合原料上。（2）阻尼减振器先后别离与带动机和行星架衔接，可简化为有阻尼的改变弹簧。要施行行星轮系的扭振解析，创造各啮合齿轮副的动力学模子是关键。在SIMPACK中，能够创造详悉的齿轮模子。创造齿轮副模子时需求输入的参数有：齿轮啮合样子（外、内、齿条）、齿数、模数、法向压力角、齿顶高和齿根高、螺旋角、锥角、齿隙、齿宽、啮合的初始转角。齿轮啮合采取特地的齿轮力元。齿轮力元中思量了齿轮的啮合刚度、阻尼、齿轮修形系数、泊松比、弹性模量、齿面争持因数等物理与材料个性。建好的整车传动系改变震荡力学模子如图所示。此中，除MEEBS动力合成器外还包含阻尼减振器、左、右启动半轴和左右一双车轮。该模子中，阻尼减振器简化成改变弹簧，齿轮采取SIMPACK供给的齿轮模子，而其余部件视为刚性元件。为了赢得固有频次和频响个性弧线，在SIMPACK中可按照创造好的动力学模子来创造扭振仿真系统。扭振仿真系统能够解析频域界限内的固有频次和频次反响。系统能够配置解放震荡激发做为输入。仿真系统包含3个部份，如图所示。第一部份是激发力元。激发力元采取单元振幅的正弦力，初始相位角为0。激发频次界限延续增进。界限是1~Hz，计划步数是。别离计划在纯电开工况和搀杂动力工况时的固有频次。第二部份是输入通道。按照搀杂动力传动系统的运行工况，请求将激发从带动机端或机电端输入。第三部份是输出通道。能够按照解析请求，在所建模子的部件上配置输出通道。反响于输入通道，输出参数的测试方位有x、y、z方位和对应轴向的改变方位。3论断应用SIMPACK建设了基于指标参数优化的扭振仿真系统，并经过解析赢得如下论断：
（1）仿真与理论计划、实习了局的比较考证了所建设系统的无误性。了局解析显示，在纯电开工况，噪声频次紧要纠合在Hz的高阶频次临近。噪声源紧要来自行星排内的齿轮。在搀杂动力工况，噪声频次紧要纠合在0~30Hz的低阶次。带动机和飞轮处的噪声为紧要噪声源。（2）经过解析改变减振器个性参数对扭振个性的影响解析可知，当带动机做为输入激发源时，改变减振器的阻尼和刚度调换对低频段扭振有较显然的缩小影响，而对高频扭振影响不大。当采取主机电做为输入激发源时，阻尼的调换对高频扭振有必定缩小，而对低频扭振没有影响。刚度的调换对低频扭振有必定缩小，而对高频扭振影响不大。（基于本文篇幅有限，对原论文中“传动系的振型解析与考证”和“改变减振器个性参数对扭振的影响解析”两节体例没有先容，需求原文的友人能够点击“赏玩原文”到知网下载，或与我联络索取原文文档，联络方法见下图）
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