汽車動力傳動系統扭轉振動仿真計算與分析

魏　華（長安大學　　工程機械學院,西安　710064）

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汽車動力傳動系統扭轉振動仿真計算與分析

魏華
（長安大學工程機械學院,西安710064）

摘 要：汽車傳動系統的振動引起的車身振動會使駕駛員尤其是長途駕駛員在行車過程中產生疲勞，這對汽車行駛安全性是極其不利的，本文通過對傳動系統的自由扭轉振動進行仿真和分析，對汽車傳動系統扭轉振動問題進行具體的研究。

關鍵詞：汽車動力傳動系;扭轉振動;仿真研究

1　引言

汽車動力傳動系統的振動特性對汽車乘坐舒適性、行駛安全性、節油性等性能指標有至關重要的影響。隨著汽車發動機技術的進步，發動機的功率、轉速、扭矩進一步提高，同時國家對汽車振動噪聲及排污標準以及現在人們對乘車舒適性、安全性的提高，汽車動力系統、傳動系統的關于振動的有關問題日益突出，對汽車傳動系統扭振進行研究和分析有重要的意義。

2　動力傳動系統自由扭轉振動仿真與分析

據自由理論,借助軟件MATLAB的simulink模塊對振動系統的固有特性進行仿真，因為汽車3、4、5等中高檔位使用頻率較高，故只需要對3、4、5檔進行固有特性的求解，最后通過編寫程序，用simulink得出仿真結果。可以繪制出三、四、五檔時各階主振型圖。可以得出三檔時的整個振動系統的振動分析結論：1.三檔5階固有頻率為230 Hz，超出了人體的敏感頻率，對乘坐舒適性影響不大，最大應力出現在變速器處。2.四檔時5階固有頻率為236 Hz,發動機到離合器部分振幅很小，只有變速器處振幅最大。3.五檔時5階固有頻率為248Hz，變速器處振幅非常大，這對變速器的齒輪以及軸都承受了很大的應力，故降低了變速器的壽命。

3　動力傳動系統受迫振動仿真與分析

通過分析系統受迫振動可以計算分析汽車傳動系統對于外界驅動力矩的扭轉振動響應。進行受迫振動分析時只把發動機的激勵作為輸入力矩。本文采用的發動機數據由某整車廠提供，將其擬合后繪制曲線如圖1，圖2所示。

利用MATLAB的Simulink模塊就可以搭建強迫振動的仿真模塊，取發動機轉速為800r/min，1200r/min，2000r/min時傳動軸部分的響應進行仿真，仿真結果如表1。

通過分析表1，可以看出發動機轉速處于800r/min和處于2000r/ min時傳動軸所受的扭矩不大，即處于發動機轉速處于怠速和高轉速范圍段時，動力傳動系統還沒有出現共振現象，軸段受力都比較小，當發動機轉速處于中間1300r/min附近時，扭矩明顯增大，說明此時整個系統發生了共振引起各軸段的應力增大。

表1　三種當量轉速下仿真結果表

4　結語

本文通過對當量系統進行了自由振動分析，得出了系統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力分布；同時分析了發動機可能引起的系統共振的臨界轉速，結果表明，發動機的轉速基本上處于共振轉速以外，不會引起系統的共振；同時對強迫振動進行了仿真，結果表明中間轉速肯定能引起系統的共振，故應對整個動力傳動系統參數進行優化匹配。

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