技术摘要：
本发明公开了一种考虑齿轮间隙的传动系统瞬态振动冲击数值建模方法，其包括如下步骤：S1，根据实验测得传动系统各个部件的等效惯量、刚度和阻尼；S2，建立包含齿轮间隙的传动系统非线性集中参数模型：S3，建立系统动力学控制方程：J为等效惯量矩阵，C为阻尼矩阵，K为刚 全部
背景技术：
随着汽车产业的不断发展，人们对车内驾乘舒适性要求越来越高，而车内噪声振 动是舒适性的一个重要指标。汽车传动系统在运行状态下，快速踩油门、收油门、踩离合等 瞬态操作容易引发传动链产生瞬态振动冲击和噪声。如车辆在瞬态踩油门的过程中，由于 传动系统存在齿轮间隙、花键间隙和装配间隙，在发动机扭矩突变或反向时，汽车传动系统 容易产生瞬态冲击噪声。抑制传动系统瞬态振动冲击噪声是整车调教和匹配过程中的难 点，它降低了车内声品质，容易引起消费者抱怨。 目前，消费者和汽车制造商对传动系统产生的噪声和振动问题越来越关注，然而 汽车传动系统瞬态冲击缺乏有效的数值建模方法以预测传动系统瞬态振动冲击的大小。因 此，迫切需要建立能够预测传动系统瞬态振动冲击的数值建模方法。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种考虑齿轮间隙的传动系统瞬态振动冲击数值建模方法， 其能够仿真分析传动系统瞬态振动冲击现象，为控制汽车传动系统产生的瞬态冲击振动和 噪声提供基础，提升NVH性能。 本发明所述的考虑齿轮间隙的传动系统瞬态振动冲击数值建模方法，其包括如下 步骤： S1，根据实验测得传动系统各个部件的等效惯量、刚度和阻尼； S2，建立包含齿轮间隙的传动系统非线性集中参数模型： S3，建立系统动力学控制方程： J为等效惯量矩阵，C为阻尼矩 阵，K为刚度矩阵，T为系统激励矩阵，θ为角位移，为角速度，为角加速度； S4，将传动系统瞬态振动冲击时的系统激励矩阵代入系统动力学控制方程中，求 解得到传动系统瞬态振动冲击响应。 进一步，所述S2具体为：将传动系统各部件等效建立为包含多个自由度的模型，相 邻自由度之间采用刚度和阻尼单元连接，且在多组自由度之间考虑齿轮间隙； 考虑齿轮间隙的自由度的建模方法为：设两个相互啮合的齿轮分别为i和j；齿轮i 为主动齿轮，其惯量和分度圆半径分别为Ji和Ri；齿轮j为从动齿轮，其惯量和分度圆半径分 别为Jj和Rj，齿轮i和齿轮j之间的齿侧间隙为δij； 齿轮i和齿轮j的非线性啮合刚度为： 其中，Ξ为单位阶跃 函数，kII为第二级刚度，xij＝Riθi-Rjθj为相对啮合位移，θi为齿轮i的角位移，θj为齿轮j的 4 CN 111581721 A 说 明 书 2/7 页 角位移； 设sgn为符号函数，主动齿轮和从动齿轮之间的相互作用扭矩为： 令： 则Tδ,i(xij)是对主动齿轮i的偏置扭矩，Tδ,j(xij)是对从动齿轮j的偏置扭矩。 进一步，所述S1中的传动系统包括发动机、变速器、传动轴、驱动桥、驱动轴、轮胎 和悬架。 进一步，所述S3中等效惯量矩阵J＝diag(J1,J2,J3,J4,J5,J6,J7)， 其中，J1为发动机惯量，J2为变速器输入轴惯量，J3为变速器输出轴惯量，J4为驱动 桥输入轴惯量，J5为驱动桥输出轴惯量，J6为轮胎等效惯量，J7为整车等效惯量； c1为离合器阻尼，c2为变速器齿轮接触阻尼，c3为传动轴阻尼，c4为驱动桥齿轮接 触阻尼，c5为驱动轴阻尼，c6轮胎和悬架等效阻尼； k1为离合器扭转刚度，k2为变速器齿轮接触刚度，k3为传动轴扭转刚度，k4为驱动 桥齿轮接触刚度，k5为半轴扭转刚度，k6为轮胎和悬架等效刚度， R2为变速器输入轴齿轮节圆半径，R3为变速器输出轴齿轮节圆半径，R4为驱动桥输 入轴齿轮节圆半径，R5为驱动桥输出轴齿轮节圆半径； 系统激励矩阵T＝{TE(t) Tδ,2 T Tδ,3 Tδ,4 Tδ,5 0 TV(t)} ；TE(t)是发动机激励扭矩， TV(t)是整车负载扭矩，Tδ,2是对变速器输入轴的偏置扭矩，Tδ,3是对变速器输出轴的偏置扭 矩，Tδ,4是对驱动桥输入轴的偏置扭矩，Tδ,5是对驱动桥输出轴的偏置扭矩。 5 CN 111581721 A 说 明 书 3/7 页 进一步，所述整车负载扭矩 其中，m为整车 质量，g为重力加速度，r为轮胎滚动半径，v为车速，C为风阻系数，A为汽车的迎风面积。 本发明通过建立包含齿轮间隙的传动系统非线性集中参数模型，再将传动系统瞬 态振动冲击时的系统激励矩阵代入系统动力学控制方程中，求解得到角位移、加速度以及 角加速度，通过角位移、加速度以及角加速度表征传动系统瞬态振动冲击响应，进而能够预 测传动系统在发动机扭矩瞬态加载或卸载时产生的瞬态振动冲击现象，为控制汽车传动系 统产生的瞬态冲击振动和噪声提供基础，提升了NVH性能。 附图说明 图1是本发明传动系统的结构示意图； 图2是本发明传动系统非线性集中参数模型示意图； 图3是本发明齿轮间隙示意图； 图4是本发明传动系统间隙单元示意图； 图5是本发明齿轮接触刚度示意图； 图6是本发明齿轮接触阻尼示意图； 图7是本发明发动机扭矩瞬态卸载示意图； 图8是本发明变速器输出轴角速度和驱动桥输入轴角速度的变化示意图； 图9是本发明变速器输出轴角加速度和驱动桥输入轴角加速度的变化示意图； 图10是本发明齿轮之间的相对啮合位移变化示意图； 图11是本发明转子之间的相对角位移变化示意图。 图中，1—发动机，2—变速器，3—传动轴，4—驱动桥，5—驱动轴，6—轮胎，7—悬 架。
