车辆传动系扭振特性的多体动力学研究

论文摘要

随着汽车结构的不断轻量化和人们对汽车乘座舒适性要求的提高,使得汽车动力传动系的扭振问题越来越突出,成为汽车结构振动和噪声的主要根源之一。在人们对车辆乘坐舒适性提出更高要求的背景下,减振降噪成为了整个汽车行业的重要课题。因此,本文在重庆市科技攻关项目资助下（资助号:CSTC,2005AC6035）,开展了某微车传动系的扭振特性研究,提出了相应的优化设计方法,具有重要的学术意义和实用价值。长期以来研究人员对汽车传动系的设计仅仅考虑其结构强度是否满足要求,而对传动系扭振缺乏足够有效的控制方法。一般都是建立简单的力学模型或依赖经验设计,并通过试验方法反复修正来获取设计参数。这些方法不但要耗费大量的人力和物力,而且时间周期较长,且扭振控制效果也不明显。随着计算机技术的快速发展,基于计算机仿真的虚拟样机技术也越来越多的广泛应用于产品的开发和设计当中。同时将一些新的研究方法和理论应用其中来解决传动系扭振设计中遇到的问题。本文采用了结合有限元法（FEA）的多体动力学仿真（MSS）方法对车辆传动系进行了扭转振动分析。主要研究内容如下:①首先利用三维建模软件UG对其进行传动系主要零件的建模与装配。随后将三维模型导入ADAMS中,建立相应的约束,生成多刚体模型。②利用MSC-NASTRAN软件对传动系中的轴系部件进行模态分析,得到了传动系轴系部件的扭振动态特性,并生成模态中性文件。③用柔性部件替代刚体模型中的对应部件,建立一个包括发动机飞轮、离合器、变速器、万向节、传动轴、后驱动桥、半轴以及车轮在内的传动系扭振模型。④分析传动系扭振的激励,对传动系进行扭振强迫振动仿真分析。⑤针对传动系的结构参数进行修改研究,并得出改进方案。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 课题研究背景及意义
• 1.2 多体系统动力学的形成和发展
• 1.3 车辆传动系扭转振动的研究现状和发展
• 1.4 本文主要研究内容
• 2 车辆传动系扭转振动多体系统动力学理论
• 2.1 引言
• 2.2 多刚体动力学理论
• 2.2.1 广义坐标的选取
• 2.2.2 多刚体动力学方程
• 2.2.3 动力学方程的求解
• 2.3 多柔体动力学理论
• 2.3.1 多柔体系统中的坐标系
• 2.3.2 柔性体的运动微分方程
• 2.3.3 ADAMS/Flex 基本理论
• 2.4 本章小结
• 3 车辆传动系动力学分析模型的建立
• 3.1 引言
• 3.2 车辆动力传动系统扭转振动机理
• 3.2.1 扭转振动的激励源分析
• 3.2.2 扭转振动系统力学模型
• 3.3 车辆传动系扭振多体动力学模型的建立
• 3.3.1 发动机以及离合器模型
• 3.3.2 变速器子系统模型
• 3.3.3 传动轴子系统模型
• 3.3.4 主减速器—差速器子系统模型
• 3.3.5 半轴子系统模型
• 3.3.6 车轮模型
• 3.3.7 建立的车辆传动系扭振多体动力学模型
• 3.4 本章小结
• 4 车辆传动系扭振仿真分析
• 4.1 引言
• 4.2 强迫扭转振动载荷和边界条件的施加
• 4.3 观测点的选择
• 4.4 传动系扭转振动仿真分析结果
• 4.4.1 发动机转速为1000r/min 时的仿真结果
• 4.4.2 发动机转速为3000r/min 时的仿真结果
• 4.4.3 发动机转速在800r/min—4000r/min 之间变化时的仿真结果
• 4.5 本章小结
• 5 车辆动力传动系扭振影响因素研究
• 5.1 引言
• 5.2 影响传动系扭振响应的主要因素
• 5.3 传动系扭振控制措施分析及研究
• 5.3.1 飞轮转动惯量
• 5.3.2 离合器等效扭转刚度和等效扭转阻尼系数
• 5.3.3 挠性万向节
• 5.3.4 半轴和传动轴扭转刚度
• 5.4 本章小结
• 6 研究工作总结与展望
• 6.1 研究工作总结
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• A 作者在攻读硕士学位期间发表的论文目录
• B 作者在攻读硕士学位期间参与的科研项目