微型汽车传动轴动力特性对整车振动影响的研究

摘要

传动轴作为汽车传动系统的关键部件,在汽车行驶中起着传递运动和转矩的作用。由于传动轴本身结构的特点,不可避免地存在振动现象,并对车辆行驶平顺性、乘坐舒适性及动力传动系零件使用寿命有着重要影响。因此,对汽车传动轴动力特性对整车性能影响的研究非常重要。某公司生产的一款新车出现传动系振动偏大,舒适性差等问题。
　　本文以该款车型的传动轴总成为研究对象,从理论分析、车辆传动系统的振动测试、动力学仿真分析以及优化设计出发,分析研究传动轴总成的振动问题。其主要工作如下:(1)理论分析。对单个十字轴式万向节和多万向节的传动轴进行运动学和动力学分析,并对传动轴支承处的侧向载荷进行分析,为传动轴总成模型的运动学和动力学分析提供理论依据。(2)车辆传动系统的振动测试与分析。在不同转速下,针对研究车型、对比车型以及更换研究车型传动轴中间支架,利用振动测试软件对传动轴中间支架进行振动测试。并对测试数据进行统计分析,得出不同刚度阻尼对传动轴中间支架的振动有明显的影响。(3)传动轴总成的运动学和动力学分析。依据图纸要求,利用工程设计软件UG对传动轴系各个零件进行建模以及装配,并将其导入机械动力学分析软件ADAMS中。定义各个零件的材料属性,依据实际运动情况添加弹簧、运动副、约束、定义驱动、负载并对虚拟样机模型进行初步的验证。最后对传动轴总成模型进行运动学和动力学仿真分析,并与理论分析进行对比,验证虚拟样机模型的正确性。(4)中问支承刚度的优化设计。应用优化设计方法,以刚度为设计变量、传动轴总成中间支承处轴承的振动幅值最小为目标值。分别针对微型汽车传动轴转速在600r/min、1200r/min、1800r/min、2400r/min下,进行刚度的优化设计,并将各个转速下的优化设计曲线进行拟合,当中间支承刚度为450N/mm-600N/mm时,各个转速下的目标值均比较小。(5)总结。由车辆传动系统的振动测试以及优化设计可得出,合理的设计中间支承刚度可有效的降低传动轴总成的振动、提高乘车舒适性。

目录

摘要

ABSTRACT

第1章 绪论

1.1 概述

1.2 本课题国内外研究的现状分析

1.3 本课题的来源和需要解决的关键问题

1.4 本论文研究的内容

1.4.1 本论文研究的主要意义

1.4.2 本论文的主要内容

1.4.3 本论文的主要创新点

第2章 十字轴式万向节的理论分析

2.1 十字轴万向节传动的运动学分析

2.2 十字轴万向节传动的动力学分析

2.3 传动轴支承处的侧向载荷

2.4 多万向节传动的动力学分析

第3章 微型汽车传动轴总成的振动测试

3.1 振动测试系统简介

3.1.1 振动测试系统的功能

3.1.2 振动测试系统的构成

3.2 振动测试方法

3.3 传动轴总成的主要频率计算

3.4 试验测试数据与分析

3.5 本章小结

第4章 虚拟样机模型建立与动力学仿真分析

4.1 虚拟样机技术

4.2 传动轴总成三维实体模型的建立

4.3 传动轴总成虚拟样机模型的建立

4.3.1 UG模型导入到ADAMS

4.3.2 系统的约束和载荷施加

4.3.3 仿真模型的初步验证

4.4 传动轴的动力学分析

4.4.1 传动轴的转速仿真分析

4.4.2 传动轴的的扭矩仿真分析

4.4.3 传动轴的动力学分析

4.5 本章小结

第5章 传动轴支承刚度阻尼的优化设计

5.1 优化设计

5.1.1 传动轴支承刚度的优化设计

5.1.2 传动轴支承阻尼的优化设计

5.2 不同转速下对传动轴总成振动的影响

5.2.1 1200r/min时的优化设计

5.2.2 1800r/min时的优化设计

5.2.3 2400r/min时的优化设计

5.2.4 小结

5.3 传动轴总成的仿真分析结果与试验测试数据的对比

5.4 本章小结

第6章 总结与展望

6.1 全文总结

6.2 研究工作中的不足及展望

参考文献

作者在攻读硕士学位期间发表的学术论文

致谢