7汽车系统动力学-动力传动系统的扭振分析
混动车辆传动系统扭振设计及验证
混动车辆传动系统扭振设计及验证混动车辆传动系统由一系列具有弹性和转动惯量的传动轴、齿轮和离合器等组成，传动系统的扭转共振现象往往对正常工作造成威胁，即发动机的工作频率落在传动系统的固有频率附近或与其相重合。
通过对扭振模型中刚度、阻尼、激励等参数的研究，采取有效的减振隔振等手段，以提高车辆动力传动系统的性能和寿命。
下面以某款在开发中的混合动力乘用车动力传动系统为分析对象，研究扭振参数的匹配设计、仿真与试验方法。
1 混合动力系统介绍图1为某混合动力乘用车的传动系统结构图，该车辆主要行驶工况包含驻车发电、纯电驱动、串联行驶、并联行驶、发动机驱动、行车发电和制动能量回收等。
低速起步时驱动电机驱动车辆行驶，当动力电池容量降低到某值后车辆进入串联行驶模式启动发动机，此时发动机发电，发电机将电能充入动力电池内或直接驱动电机，变速箱内部离合器断开，驱动电机驱动车辆。
当车速上升到某值或急加速时，车辆进入并联行驶，此时变速箱内部离合器接合，发动机和驱动电机动力耦合同时驱动车辆。
当车速较高（＞120km/h）或高速巡航时发动机多余的动力可以用来发电，当车辆滑行或制动时驱动电机可当做发电机使用，回收制动能量。
另外驻车时启动发动机也可通过发电机对动力电池充电。
本文主要研究该混动车辆传动系统限扭减振器的参数匹配，以及当发动机运转时限扭减振器对车辆传动系统扭转振动及变速箱NVH性能的影响。
图1 某款混合动力乘用车传动系统结构2 限扭减振器介绍图2为限扭减振器（Torque LimiterDamper）在传动系统中的安装结构图，其利用碟形弹簧、摩擦片、花键毂等来传递发动机扭矩，当扭矩过载时依靠摩擦面之间打滑来防止传动系统过载损坏，同时内部安装有弧形弹簧扭转减振器，可以将发动机飞轮端较大的扭转振动角加速度衰减为变速箱输入轴处较小角加速度，保护变速箱内部轴齿在扭转冲击时不受损坏，以及防止变速箱内部空转齿轮产生敲齿声等传动系统NVH问题，其内部设置阻尼盘结构可衰减发动机的扭转振动并转化成热能耗散掉，其与普通手动挡离合器的区别在于不需要换挡时可以分离的功能。
混合动力汽车传动系统扭转振动自适应抑制方法
混合动力汽车传动系统扭转振动自适应抑制方法随着人们对环境保护的要求越来越高，混合动力汽车作为一种与传统汽车相比更为清洁、节能的汽车类型，得到了广泛的关注和推广。
然而，混合动力汽车在实际应用过程中，由于其独特的动力系统结构，会出现扭转振动的问题，对行车的平稳性和乘坐舒适性带来一定的影响。
为了解决这一问题，研究者们提出了各种自适应的抑制方法。
一、振动原因分析混合动力汽车传动系统中的扭转振动主要来源于发动机和电动机的功率输出不平衡、变速器齿轮间隙和刚度的不匹配以及传动轴的扭转强度等因素。
这些因素共同作用导致传动系统发生不稳定的扭转振动。
二、传动系统动态模型建立为了更好地研究混合动力汽车传动系统的扭转振动特性，研究者们需要建立传动系统的动态模型。
传动系统的动态模型主要包括发动机、电动机、变速器、传动轴和车轮等组成部分。
通过建立各个部件之间的力学关系和运动方程，可以得到传动系统的扭转振动响应。
三、自适应抑制方法针对传动系统扭转振动问题，研究者们提出了多种自适应的抑制方法，下面分别介绍其中的几种方法：1. 主动控制方法主动控制方法通过在传动系统中加入控制单元和执行单元，实现对扭转振动的主动抑制。
控制单元通过传感器实时采集传动系统的振动信号，然后根据预设的控制策略，通过执行单元对传动系统施加相应的控制力或控制扭矩，实现对振动的抑制。
该方法的优点是响应速度快、抑制效果好，但需要增加控制单元和执行单元，增加了系统的复杂度和成本。
2. 被动控制方法被动控制方法是通过在传动系统中加入特殊的被动元件，如阻尼器、减振器等，通过调节这些被动元件的参数，来实现对传动系统扭转振动的抑制。
被动控制方法的优点是结构简单、成本低，但其抑制效果受到传动系统参数和工作状态的制约。
3. 基于模型的控制方法基于模型的控制方法是通过建立传动系统的动态模型，并根据模型预测的传动系统响应，设计相应的控制策略。
该方法可以根据实际工况的变化，动态调整控制策略，实现对扭转振动的自适应抑制。
履带车辆动力传动系统扭振的测试与分析
（ ９ ）
考虑到 系统的 品质 因数为 Ｑ ＝ ｌ １ ２ ２ ｊ ， 并将 式 （ ８ ） 代 入式 （ ９ ） ， 可以得到 叼的取值 。
图１ 各测点布置 图
ｈ ７ ‘ 。 赤
态试验 的最小加速时间
ｔ＞ 二 面
（ １ Ｏ ）
Ｆ ｉ ｇ ． １ Ｔ ｈ ｅ ｍｅ ａ ｓ ｕ ｉｎ ｒ ｇ ｐ ｏ ｉ ｎ ｔ ｄ ｉ ｓ ｔ ｒ ｉ ｂ ｕ ｔ ｉ ｏ ｎ ｐ ｌ ａ ｎ
反之 ， 根据对偏移 量的要求 ， 给 出 叼的最佳值 ， 则 可给 出动
表 ２测点布置及 转速比
Ｔ ａ ｂ ． ２ Ｌ ａ ｙ ｏ ｕ ｔ ａ ｎ ｄ ｍｅ ａ ｓ ｕ ｒ ｉ ｎ ｇ ｐ ｏｉ ｎ ｔ ｔ ｈ ａｎ ｔ ｈ ｅ ｓ ｐ ｅ ｅ ｄ
一６ ０ （
业 Ｌ ｉ
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机 械 设 计 与 制 造
一３一
谐次成份包括０ ． ５ 、 １ 、 １ ． ５ 、 ３ 、 ４ ． ５ 、 ６ 等， 各挡分析结果 中包含 的上
动系统的发动机工作范 围是 给定 的 ，所 以最大的扫频范 围也是 盘 ） 。测 点在传动 系统 中的布置如图 １ 所示 ， 各测点说 明如表 ２
给定 的 ， 即翻
（ ８ ） 所示 。
式中 ｎ 岫， ， 为发动机 的最低 、 最高稳 定转 速。定义 叼为综合各 种参数影 响的归一化指标 Ｉ 卵 Ｉ ： 垃
券
（ １ ３ ）
式 中 为发动机转速 ， 为发动机谐次 ， 以发动机转速为瀑布图 的纵坐标 ， 即以发动机转速进行跟踪 ， 得到的是发动机的谐次。 在 以其它轴 的转速跟踪 时， 可以得到相对 于该转速的谐次 ， 即
车辆动力系统扭振分析与测试
10.16638/ki.1671-7988.2017.08.044车辆动力系统扭振分析与测试李连（重庆车辆检测研究院有限公司，重庆401122）摘要：文章对某前置后驱型微车的动力传动系的扭转振动特性进行研究。
首先根据车辆传动系统的结构特点，利用多体动力学理论对该车传动系统各部件进行等效转化，利用Excite Designer软件建立传动系扭转振动的多体动力学模型，计算分析在不同离合器扭转刚度下的传动系扭振特性和变速箱输入端转速波动情况。
最后通过测量装配不同扭转刚度离合器时车辆噪声振动，对模型计算结果进行了辅助验证。
研究表明，离合器扭转刚度的变化对车辆传动系的扭振影响很大，低扭转刚度的离合器能有效抑制因发动机转速波动引起的传动系统的扭振，并对车辆的NVH性能提升有一定的贡献。
关键词：动力传动系；扭转振动；离合器中图分类号：U467.2 文献标识码：A 文章编号：1671-7988 (2017)08-130-03Vehicle powertrain torsional vibration analysis and testingLi Lian( Chongqing vehicle test research institute co., LTD, Chongqing 401122 )Abstract: In this paper, it is studied for torsional vibration characteristics of a kind of rear-drive vehicle's powertrain. Firstly, according to the structural characteristics of the vehicle drive system, equivalent transformations of the various components of the vehicle drive system is established through the multi-body dynamics model. Then, the torsional vibration characteristics are analyzed with clutches in driveline with different torsional stiffnesses. At last, NVH tests are carried out to verify the analysis results. The study shows that the clutch torsional stiffness is of important influence on vehicle vibration and noise in a way that low torsional stiffness clutch can effectively isolate the transmission of torsional vibration caused by engine and it would make contribution to the vehicle NVH performance.Keywords: Powertrain; Torsional vibration; ClutchCLC NO.: U467.2 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)08-130-03前言对于前置后驱车型，动力传动系统一般由发动机、离合器、变速器、传动轴、主减速器、半轴等组成，各部件的转动惯量和扭转刚度分布很不均匀，是一个复杂的多自由度扭振系统，由传动系统的扭振引起的车内轰鸣声问题是整车NVH中常见的问题之一。
动力传动系扭振激励的整车振动研究的开题报告
动力传动系扭振激励的整车振动研究的开题报告一、研究背景随着汽车工业的发展，越来越多的车辆采用了前置后驱或四驱的动力传动形式。
这种传动系统由发动机、离合器、变速器、传动轴、差速器和驱动轮等组成。
在这些部件之间传递的扭矩和转速的变化会引起整车的扭振。
扭振会使车身产生周期性的共振，导致车辆的行驶稳定性受到影响，严重时还会影响驾驶员的驾驶体验和乘客的舒适性。
因此，研究动力传动系扭振激励的整车振动问题具有重要的理论和实际意义。
二、研究内容本研究拟研究动力传动系扭振激励的整车振动问题，具体包括以下内容：1.动力传动系扭振激励机理的分析和建模通过对动力传动系统的结构和工作原理进行分析，建立一种合理的动力传动系统扭振激励的数学模型，以定量描述动力传动系扭振激励对整车振动的影响。
2.整车振动模型的建立以4轮汽车为研究对象，建立一种适用于动力传动系统扭振激励的整车振动模型。
通过对车身、车轮、悬挂、轮胎等复杂结构的建模，分析整车在不同路面、不同振动激励下的运动状态和振动特性。
3.振动分析方法和实验设计应用Matlab、Simulink等软件，选择适当的振动分析方法，对动力传动系扭振激励的整车振动进行数值模拟，并设计一系列实验，验证数值模拟结果的准确性和可靠性。
4.参数敏感性分析针对整车振动模型中的主要参数，分析它们对系统响应的影响，并对参数的敏感性进行分析，确定关键参数。
三、研究目标本研究旨在探究动力传动系统扭振激励对整车振动特性的影响机理和规律，为改善以上问题提供理论和技术支持。
具体目标包括：1．解析动力传动系统扭矩传递特性及其激励规律，深入挖掘扭振源的本质；2．建立适用于动力传动系统扭振激励的整车振动模型，并对模型进行验证和优化；3．定量描述扭振激励对整车振动的影响，分析不同扭振激励下整车振动的特性和规律；4．分析整车振动模型中的主要参数，确定关键参数以指导相关工程实践。
四、研究方法本研究采用以下方法：1.文献综述法：对动力传动系统扭振激励的整车振动相关研究文献进行全面的调研和分析，从中总结出该领域存在的问题和需求。
多轴驱动车辆动力传动系统扭振分析
84现代制造技术与裝备2017第3期总第244期多轴驱动车辆动力传动系统扭振分析王福鹏李而康刘启佳(中国北方车辆研究所，北京100072)摘要：为探究某军用8X8车辆动力传动系统扭振特性，采用集中质量法和归一化处理，得到传动系统的 扭振分析当量模型；运用A M E S i m软件对其进行分析计算，得到其固有特性。
分析表明，目标车型在某些挡位下 虽可能发生扭振，但可以通过控制转速，使动力传动系统正常工作。
关键词：动力传动系统集中质量法A M E S i m灵敏度随着车辆大功率、高转速的发展趋势，动力传动系统 面临着更髙功率密度要求的挑战。
轮式军用车辆多采用大 功率柴油发动机和机构复杂的动力传动系统，相较于普通 商用车，其发生扭转共振的可能性更髙且危害更大。
因此，对轮式军用车辆进行扭振分析十分必要。
1传动系统激励频率的确定发动机的周期性干扰力矩是传动系统扭振的主要激励 来源。
当传动系统扭转振动固有频率和发动机中干扰力矩 的主谐次频率吻合时，便会发生扭转共振。
本车采用的直 列六缸柴油发动机常用转速：«=1400~1800r/m (1)发动机第v次谐振对应激励频率为：/v=^~ = (23.3v〜30v)H z(2) 6U传动系统扭转共振对应的发动机临界转速ne为：n _ 30^ 60/ (3)67tV V其中，W为发动机曲轴转动角速度，单位rad/s;V为 发动机扭矩对应的谐次阶数；f为传动系统扭转共振固有频 率，单位Hz。
对于6缸柴油发动机，扭转振动主谐次为1.5, 3，4.5, 6...。
发动机较高谐次激励由于振幅较小，其对传动系通过扭振的影响很小，以至可以忽略。
发动机 的第1、2、3、4次谐振激励频率分别为35〜45Hz、70 〜90Hz、105 〜135Hz、140 〜180Hz。
为了 避免扭转共振的发生，传动系统的固有频率应避开这些共振频率区域。
2扭振分析模型的建立为了建立能够翔实反映实际系统固有特性的扭振分析 模型，依据整车传动简图（见图1)将传动系统拆分为发动机、变速箱、分动器、车桥等子单元。
汽车传动轴振动分析
毕业设计（论文）题目：传动轴振动分析院别：专业班级：学生姓名：学号：指导老师：2014年5月21日摘要传动轴作为汽车传动系统的主要部件在汽车行驶过程中起着传递运动及扭矩的作用。
由于传动轴在使用过程中的特点是转速高，并且其结构较为复杂，所以不可避免的存在振动现象。
传动轴的振动存在许多危害，首先会产生噪音，作为汽车部件这会大大地影响汽车舒适性；还会降低传动效率，产生配合松动，乃至于使元件断裂，从而导致事故的发生。
本文的中心内容是利用Solidworks软件来研究传动轴的振动问题，也就是针对某种车型的传动轴这一特定的旋转体，先使用大型CAD软件Solidworks 进行实体建模，利用其自有的计算模块分别计算各个不同部件的质量，然后利用Solidworks 中的Simulation 插件进行有限元分析，建立相应的CAE模型，进行网格化，分成一定数量的单元，再通过计算机的分析计算，经过有限元算法的处理，得出相应的数据结果，最后算出临界速度和固有频率。
通过阅读了大量的国内外相关的技术研究文献，对当前本课题研究的最新状况进行比较全面的、深入的研究。
总结各类结构有限元分析的优点，找出存在的问题，立足于工作中的实际存在的问题和实用性，对其进行分析和研究。
关键词：传动轴；有限元分析；模态分析；临界转速；固有频率ABSTRACTAs the car transmission shaft of the main parts in the process of vehicle movement and torque transmission. Due to the characteristics of transmission is in use process, and its structure of high speed is more complicated, so there are inevitably vibration phenomenon.There are many hazards shaft vibration and noise, first as automobile parts will greatly affect auto comfort, Still can reduce transmission efficiency and cooperate with loose, and even make component fault, causing accidents.This center is to study using Solidworks software shaft vibration problem, also is this particular tothe shaft, large CAD software used for modeling, Solidworks its own calculation module of different components are calculated respectively, and the quality of the Simulation using Solidworks plugin fe analysis, establish corresponding CAE model, the grid, into a certain number of units, through the analysis and calculation of computer, through the finite element algorithm, corresponding data, and finally calculate critical speed and the inherent frequency.Through reading a lot of domestic and foreign relevant technical research literature on this subject, the current situation of the latest research on comprehensive and thorough research. Summarizes the advantages of finite element analysis, find out the existing problems in actual work, based on the existing problems and practical, carries on the analysis and research.KEY WORDS:shaft, Finite element analysis, Modal analysis, The critical speed, Inherent frequency摘要 (II)ABSTRACT ................................................................................................................. I II 目录 (1)1 绪论 (2)1.1课题的来源及研究的目的和意义 (2)1.2课题的研究背景及其发展趋势 (3)1.3 本文研究方法和主要内容 (4)2球笼式等速万向节传动轴 (7)2.1传动轴总成介绍 (7)2.2传动轴振动分析的原理、方法和意义 (9)2.2.1 传动轴总成的力学分析 (9)2.2.2 传动轴振动分析的原理 (14)2.3 有限元思想及分析软件介绍 (17)3 球笼式等速万向节传动轴的设计与建模 (22)3.1传动轴轴杆 (22)3.2外球笼 (24)3.3内球笼 (31)3.4传动轴总成 (38)3.5有限元模型的建立 (39)4 全文总结和展望 (47)致谢 (49)参考文献 (50)随着经济的发展，私家车的数量也随之上升。
扭振分析ppt课件
每个循环中的扭角振分加析速度图
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每角度下的角加速度
扭振分析
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每循环下的角加速度
扭振分析
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角位移变换
扭振分析
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Gated cut (720度每循环)
扭振分析
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频率分析
当轴系以稳定速度工作时，可以测得轴系扭振频率。 但由于HEAD的计算，请采用重采样
扭振分析
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传感器介绍
• 磁电式传感器
扭振分析
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传感器介绍
• 磁电式传感器 Advantage Frequency of operation to 50kHz High temperature version possible 300 °C Simplicity – just 2 wires (pulse screen) and no power supply needed
由于采集的信号为模拟信号，因此需要将模拟信号计算成为RPM，请按 照如下步骤进行：
在Filter池中添加Speed vs time
扭振分析
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RPM转速信号的计算
Speed vs. time Properties 转速单位因子设置
转速单位 rad/s 度
转速因子
扭振分析
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计算RPM
RPM vs. time
扭振分析
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传感器介绍
旋转编码器 编码器是一种将角位移转换成一连串电数字脉冲的旋转式传感器 。 编码器中角位移的转换采用了光电扫描原理。读数系统是基于径向分度 盘的旋转，该分度盘是由交替的透光窗口和不透光窗口构成的。此系统 全部用一个红外光源垂直照射，这样光就把盘子和图像投射到接收器表 面上，该接收器覆盖着一层光栅，称为准直仪，它具有和光盘相同的窗 口。接收器的工作是感受光盘转动所产生的光变化，然后将光变化转换 成相应的电变化