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汽车传动轴与后桥振动关键技术研究
| 论文题名： | 汽车传动轴与后桥振动关键技术研究 |
| 关键词： | 汽车理论;传动轴;后桥总成系统;耦合振动特性;支承刚度;啮合间隙 |
| 摘要： | 传动轴-后桥总成是一个由多个具有固有振动特性子系统组成的非线性耦合振动系统，该系统可用一个一般化“万向节-传动轴-齿轮啮合系”模型描述。由于这类柔性的传动系统可满足扭矩输出点浮动的要求，同时也因浮动间隙而存在系统的振动、冲击和能耗损失，因此研究降低这类可变轴向传动系统中的振动冲击的方法，实现传动系统节能减噪以及安全运转，是国内外研究人员的关注热点。本文主要针对传动轴-后桥总成系统耦合振动特性进行研究，通过分析传动轴-后桥系统的振动传递路径，讨论了动力传递过程中传动轴-后桥系统动态激励的产生机理，结合理论建模与仿真，虚拟样机模拟及试验分析获得传动轴-后桥总成振动响应，得出当轴承支承刚度系数取1.2或齿轮啮合间隙为0.1mm时能有效降低传动轴-后总成的振动噪音，提高乘坐舒适性。论文主要内容包括： 基于准双曲面锥齿轮副的力学分析，建立了齿轮系统7自由度耦合振动力学模型，该模型包含齿轮时变刚度函数、间隙非线性函数、传递误差函数等非线性时变参数，综合考虑了齿轮系统的弯曲振动、轴向振动及扭转振动。采用Matlab数值仿真分析方法对齿轮系统耦合振动数学模型进行求解，得到了系统的动态响应。同时引入刚度变化系数及间隙变化系数，分析了轴承支承刚度及齿轮间隙对齿轮系统耦合振动的影响。 综合考虑发动机转矩波动激励，万向节产生的交变载荷及齿轮副产生的动态啮合激励，采用集中质量法建立了传动轴-后桥总成14自由度非线性耦合振动模型。通过万向节运动传递规律，将传动轴-后桥总成模型自由度缩减为11自由度，并推导了其无量纲参数模型。通过对无量纲微分方程的求解，对比分析了传动轴总成、齿轮系统对传动轴-后桥总成动态响应的影响。针对本文所研车型的传动轴-后桥总成系统，讨论了支承刚度变化及齿轮啮合间隙变化对系统动态响应的影响规律。 建立了传动轴-后桥总成动力学仿真模型，并利用ANSYS对系统中轴类零件进行柔性化处理，形成了传动轴-后桥总成刚柔耦合振动模型。通过分析同一转速下不同支承刚度及不同转速下不同刚度时传动轴-后桥总成模型振动的响应，得到了支承刚度变化对传动轴-后桥总成动态特性的影响规律，提出了对传动轴-后桥总成振动影响较小的刚度系数取值范围。采用相同方法分析了齿轮装配安装距对传动轴-后桥总成的振动响应，得到了一个较优的装配安装距取值。最后通过振动及噪声试验，对比分析了轴承支承刚度、齿轮啮合间隙对系统振动的影响，验证了理论分析及仿真分析的正确性。 |
| 作者： | 罗文欣 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 徐劲力 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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