汽車動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)扭轉(zhuǎn)振動(dòng)仿真計(jì)算與分析

魏　華（長(zhǎng)安大學(xué)　　工程機(jī)械學(xué)院,西安　710064）

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汽車動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)扭轉(zhuǎn)振動(dòng)仿真計(jì)算與分析

魏華
（長(zhǎng)安大學(xué)工程機(jī)械學(xué)院,西安710064）

摘 要：汽車傳動(dòng)系統(tǒng)的振動(dòng)引起的車身振動(dòng)會(huì)使駕駛員尤其是長(zhǎng)途駕駛員在行車過(guò)程中產(chǎn)生疲勞，這對(duì)汽車行駛安全性是極其不利的，本文通過(guò)對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)的自由扭轉(zhuǎn)振動(dòng)進(jìn)行仿真和分析，對(duì)汽車傳動(dòng)系統(tǒng)扭轉(zhuǎn)振動(dòng)問(wèn)題進(jìn)行具體的研究。

關(guān)鍵詞：汽車動(dòng)力傳動(dòng)系;扭轉(zhuǎn)振動(dòng);仿真研究

1　引言

汽車動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的振動(dòng)特性對(duì)汽車乘坐舒適性、行駛安全性、節(jié)油性等性能指標(biāo)有至關(guān)重要的影響。隨著汽車發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)的進(jìn)步，發(fā)動(dòng)機(jī)的功率、轉(zhuǎn)速、扭矩進(jìn)一步提高，同時(shí)國(guó)家對(duì)汽車振動(dòng)噪聲及排污標(biāo)準(zhǔn)以及現(xiàn)在人們對(duì)乘車舒適性、安全性的提高，汽車動(dòng)力系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)的關(guān)于振動(dòng)的有關(guān)問(wèn)題日益突出，對(duì)汽車傳動(dòng)系統(tǒng)扭振進(jìn)行研究和分析有重要的意義。

2　動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)自由扭轉(zhuǎn)振動(dòng)仿真與分析

據(jù)自由理論,借助軟件MATLAB的simulink模塊對(duì)振動(dòng)系統(tǒng)的固有特性進(jìn)行仿真，因?yàn)槠?、4、5等中高檔位使用頻率較高，故只需要對(duì)3、4、5檔進(jìn)行固有特性的求解，最后通過(guò)編寫程序，用simulink得出仿真結(jié)果。可以繪制出三、四、五檔時(shí)各階主振型圖。可以得出三檔時(shí)的整個(gè)振動(dòng)系統(tǒng)的振動(dòng)分析結(jié)論：1.三檔5階固有頻率為230 Hz，超出了人體的敏感頻率，對(duì)乘坐舒適性影響不大，最大應(yīng)力出現(xiàn)在變速器處。2.四檔時(shí)5階固有頻率為236 Hz,發(fā)動(dòng)機(jī)到離合器部分振幅很小，只有變速器處振幅最大。3.五檔時(shí)5階固有頻率為248Hz，變速器處振幅非常大，這對(duì)變速器的齒輪以及軸都承受了很大的應(yīng)力，故降低了變速器的壽命。

3　動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)受迫振動(dòng)仿真與分析

通過(guò)分析系統(tǒng)受迫振動(dòng)可以計(jì)算分析汽車傳動(dòng)系統(tǒng)對(duì)于外界驅(qū)動(dòng)力矩的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)響應(yīng)。進(jìn)行受迫振動(dòng)分析時(shí)只把發(fā)動(dòng)機(jī)的激勵(lì)作為輸入力矩。本文采用的發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)據(jù)由某整車廠提供，將其擬合后繪制曲線如圖1，圖2所示。

利用MATLAB的Simulink模塊就可以搭建強(qiáng)迫振動(dòng)的仿真模塊，取發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為800r/min，1200r/min，2000r/min時(shí)傳動(dòng)軸部分的響應(yīng)進(jìn)行仿真，仿真結(jié)果如表1。

通過(guò)分析表1，可以看出發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速處于800r/min和處于2000r/ min時(shí)傳動(dòng)軸所受的扭矩不大，即處于發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速處于怠速和高轉(zhuǎn)速范圍段時(shí)，動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)還沒(méi)有出現(xiàn)共振現(xiàn)象，軸段受力都比較小，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速處于中間1300r/min附近時(shí)，扭矩明顯增大，說(shuō)明此時(shí)整個(gè)系統(tǒng)發(fā)生了共振引起各軸段的應(yīng)力增大。

表1　三種當(dāng)量轉(zhuǎn)速下仿真結(jié)果表

4　結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)對(duì)當(dāng)量系統(tǒng)進(jìn)行了自由振動(dòng)分析，得出了系統(tǒng)的各階固有頻率和主振型，繪制主振型圖并分析各軸段的應(yīng)力分布；同時(shí)分析了發(fā)動(dòng)機(jī)可能引起的系統(tǒng)共振的臨界轉(zhuǎn)速，結(jié)果表明，發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速基本上處于共振轉(zhuǎn)速以外，不會(huì)引起系統(tǒng)的共振；同時(shí)對(duì)強(qiáng)迫振動(dòng)進(jìn)行了仿真，結(jié)果表明中間轉(zhuǎn)速肯定能引起系統(tǒng)的共振，故應(yīng)對(duì)整個(gè)動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化匹配。

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DOI :10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.01.264