新能源汽车电驱动桥振动噪声的主要贡献结构预测方法技术

本发明专利技术涉及一种新能源汽车电驱动桥振动噪声的主要贡献结构预测方法，包括以下步骤：S1、基于多体动力学方法建立电驱动桥的多体动力学计算模型，计算出由齿轮传动误差以及轴承接触引起的激励力；S2、基于有限元动力学方法建立电驱动桥的动力学有限元模型，计算出驱动桥在S1计算所得激励力作用下的频率响应；S3、基于边界元理论建立电驱动桥噪声辐射的边界元模型，基于步骤S2所得数据对电驱动桥的噪声辐射进行数值计算。本发明专利技术节约了主要噪声贡献结构预测时间，降低了实验成本，提高了预测峰值频率下噪声重要贡献结构的准确性。

Structural Prediction Method for Major Contribution of Vibration and Noise of Electric Drive Bridge of New Energy Vehicle

The invention relates to a structural prediction method for the main contribution of vibration and noise of an electric drive axle for a new energy vehicle, which includes the following steps: S1, establishing a multi-body dynamic calculation model of the electric drive axle based on the multi-body dynamic method, calculating the excitation force caused by gear transmission error and bearing contact; S2, establishing a dynamic finite element model of the electric drive axle based on the finite element dynamic method. The frequency response of the drive axle under the excitation force calculated by S1 is calculated. The boundary element model of the noise radiation of the electric drive axle is established based on the boundary element theory, and the noise radiation of the electric drive axle is calculated numerically based on the data obtained by R 2. The invention saves the prediction time of the main noise contribution structure, reduces the experimental cost, and improves the accuracy of the noise important contribution structure under the prediction peak frequency.

【技术实现步骤摘要】
新能源汽车电驱动桥振动噪声的主要贡献结构预测方法
本专利技术涉及汽车先进设计制造领域，更具体地说，涉及一种新能源汽车电驱动桥振动噪声的主要贡献结构预测方法。
技术介绍
噪声是评判现代交通工具舒适性的关键因素，传动系统的振动噪声在内燃机汽车上往往被忽略。而在电动汽车上由于没有了发动机，传动系统的噪声便凸显出来，成为影响电动汽车舒适性最主要的噪声源。因而降低传动系统的振动噪声可很大程度上降低整车的振动噪声，而在新能源汽车中主要的振动噪声由驱动桥引起。目前，关于驱动桥的振动噪声主要的研究思路是通过单纯的有限元进行数值计算。而由于驱动桥系统过于复杂，有限元数值模拟受限于计算的收敛性以及计算规模的限制，往往把轴承中复杂的接触关系简化为CBUSH等替代单元，难以准确反映轴承的动力学特性。相比之下，本专利技术中通过多体动力学+有限元+边界元三步骤组合而成的方法可以很好的解决这些问题。在专利号为ZL201710536412.0的专利技术专利中公开了一种驱动桥振动噪声数值计算方法，在该方法中虽然考虑到了传动系统与桥壳的非线性轴承刚度耦合，但其在计算轴承非线性刚度耦合时对轴承采取了简化，其利用轴承的稳态线性刚度代替了非线性刚度。另外该方法与汽车驱动桥实际工作过程有一定差距，很难获得准确的齿轮啮合时变激励以及不能准确描述该时变激励随轴承转动而发生变化，最后传递到壳体上引起壳体振动这一过程。因而无法获得驱动桥振动噪声准确的数值解，进而不能准确预测噪声以及贡献量较大的结构面板。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于，提供一种更加准确、更贴近实际的新能源汽车电驱动桥振动噪声的数值计算以及主要贡献结构预测方法。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种新能源汽车电驱动桥振动噪声的主要贡献结构预测方法，包括以下步骤：S1、基于多体动力学方法建立电驱动桥的多体动力学计算模型，计算出由齿轮传动误差以及轴承接触引起的激励力；S2、基于有限元动力学方法建立电驱动桥的动力学有限元模型，计算出驱动桥在激励力作用下的频率响应；S3、基于边界元理论建立电驱动桥噪声辐射的边界元模型，基于步骤S2所得数据对电驱动桥的噪声辐射进行数值计算；找出数值较大的声压峰值频率中与理论计算各部件工作频率相对应的频率，由步骤S2计算结果分析驱动桥在这些频率下的振动响应，依据振动的大小对驱动桥壳进行分块，然后在建立声学边界元网格时把对应于这些分块的边界元网格赋予不同的属性；建立带有面板的声学边界元模型，设置相应的计算参数，提交计算得到不同频率下各面板在输出点处声压以及声功率的贡献量。上述方案中，所述步骤S1进一步包括：S11、由三维软件ProE建立电驱动桥各部件的实体模型，然后把所建立的三维实体模型导入多体动力学分析软件ADAMS中；S12、在ADAMS软件中根据电驱动桥在工程实际中的具体形式设置各部件之间的装配以及连接和接触关系；S13、在电驱动桥的输入轴上输入恒定转速驱动同时在左右半轴上输入模拟汽车行驶时地面向车轮传递的反扭矩，设置所需要计算的时间以及时间步，对电驱动桥进行动力学计算，计算得到个轴承外圈质心处在仿真过程中所受的动态激励力；上述方案中，所述步骤S2进一步包括：S21、基于之前步骤S1下所建立的三维实体模型，在HyperMesh软件中对实体模型进行网格离散，建立电驱动桥各部件的有限元模型；S22、设立各部件间的连接关系与现实相符；S23、对以上步骤S1所计算的各轴承外圈所受的激励力进行快速傅里叶变换以得到激励的频谱关系；S24、把S23中所得激励力的载荷谱加载到有限元模型响应的位置，设置求解参数和输出参数，进行有限元计算；计算结束后得到电驱动桥有限元模型各网格节点在不同频率下的速度、加速度和位移数据。上述方案中，所述步骤S3进一步包括：S31、在有限元前处理软件HyperMesh中基于步骤S2的结构有限元模型建立声学计算所需的声学边界元网格；S32、在声学计算软件Virtual.Lab中导入步骤S2计算所得的包含模型各节点振动数据(速度/加速度/位移)的结果文件，同时导入步骤S31所得的边界元模型；S33、将各节点的振动数据通过映射关系映射到边界上网格上，设置材料属性、设置反射面模拟地面、设置ISO场点以及边界条件；S34、设置求解参数，提交求解；求解结束后，在结果得到计算场点上的声压云图；在求解结束后设定需要关注的场点为输出点，通过软件自带的voctor-function转化工具便可把上一步计算所得的云图数据转换到输出点的数值形式；S35、把输出点处声压数据与理论计算所得轴承、齿轮的工作频率进行对比。找出各部件工作频率与声压数据相对应的峰值频率，作为后续减振降噪的结构优化的依据；S36、由步骤S2计算结果分析驱动桥在S35所确立频率下的振动响应，依据振动的大小对驱动桥壳进行分块，然后在建立声学边界元网格时把对应于这些分块的边界元网格赋予不同的属性，在建立声学边界元模型时把这些位置所对应的边界元网格设置为不同的面板；S37、建立带有面板的声学边界元模型，设置相应的计算参数，提交计算得到不同频率下各面板在输出点处声压以及声功率的贡献量；S38、由步骤S37中所得各面板的贡献量，找出贡献量最大的面板，准确获取贡献量最大的位置以及部件，为后续减振降噪提供可靠依据。实施本专利技术的新能源汽车电驱动桥振动噪声的主要贡献结构预测方法，具有以下有益效果：1、本专利技术通过建立与工程实际一致的新能源汽车电驱动桥动力学模型，获得系统中各位置的主要激励。进而通过有限元法和边界元法建立新能源汽车电驱动桥振动噪声模型，基于系统各位置的主要激励获得轴承、齿轮等关键部件工作频率的峰值噪声，进而预测各噪声峰值位置的主要噪声贡献结构。该方法节约了主要噪声贡献结构预测时间，降低了实验成本，提高了预测峰值频率噪声重要贡献结构的预测准确性。2、本专利技术在建立电驱动桥的多体动力学模型时各部件之间的装配以及连接关系与工程实际一致，与以往其他人所建立的传动系多体动力学模型相比，该模型在仿真过程中齿轮、轴系、轴承等部件之间相互位置关系的瞬变状态，与工程实际相一致，本专利技术中所建立的模型更接近现实模型。另外，在后续的噪声数值计算时，对边界元进行板块划分，可进行噪声的板块贡献量计算，便可为噪声源的寻找与确立提供更加方便具体的思路。3、本专利技术提供了一种能够准确模拟出由齿轮啮合传动误差引起的动态激励力，以及该激励力随轴承滚动体滚动过程中不断的变换，最后通过轴承外圈传递到壳体这一系列工作过程的方法。附图说明下面将结合附图及实施例对本专利技术作进一步说明，附图中：图1为本专利技术预测方法流程示意图；图2为电驱动桥的ADAMS多体动力学模型；图3为位于减速器二轴右端6206轴承的X向激励力的时域图；图4为FFT变换后的频域图；图5为电驱动桥的有限元动力学模型；图6为电驱动桥动力学有限元模型各部件连接关系；图7为电驱动桥各网格节点的速度振动数据；图8为电驱动桥噪声辐射的边界元模型；图9为电驱动桥边界元模型的边界元网格；图10为边界元模型ISO场点的声压云图；图11为输出点上的声压数据；图12为各部件理论工作频率与噪声峰值频率对应的关系；图13为根据振动位置赋予不同属性的声学边界元网格；图14为各面板在输出点处的声压贡献量。具体本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种新能源汽车电驱动桥振动噪声的主要贡献结构预测方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、基于多体动力学方法建立电驱动桥的多体动力学计算模型，计算出由齿轮传动误差以及轴承接触引起的激励力；S2、基于有限元动力学方法建立电驱动桥的动力学有限元模型，计算出驱动桥在S1计算所得激励力作用下的频率响应；S3、基于边界元理论建立电驱动桥噪声辐射的边界元模型，基于步骤S2所得数据对电驱动桥的噪声辐射进行数值计算；找出声压与部件理论工作频率相对应的峰值频率，由步骤S2计算结果分析驱动桥在这些频率下的振动响应，依据振动的大小对驱动桥壳进行分块，然后在建立声学边界元网格时把对应于这些分块的边界元网格赋予不同的属性；建立带有面板的声学边界元模型，设置相应的计算参数，提交计算得到不同频率下各面板在输出点处声压以及声功率的贡献量。

【技术特征摘要】
2018.12.27 CN 20181161575761.一种新能源汽车电驱动桥振动噪声的主要贡献结构预测方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、基于多体动力学方法建立电驱动桥的多体动力学计算模型，计算出由齿轮传动误差以及轴承接触引起的激励力；S2、基于有限元动力学方法建立电驱动桥的动力学有限元模型，计算出驱动桥在S1计算所得激励力作用下的频率响应；S3、基于边界元理论建立电驱动桥噪声辐射的边界元模型，基于步骤S2所得数据对电驱动桥的噪声辐射进行数值计算；找出声压与部件理论工作频率相对应的峰值频率，由步骤S2计算结果分析驱动桥在这些频率下的振动响应，依据振动的大小对驱动桥壳进行分块，然后在建立声学边界元网格时把对应于这些分块的边界元网格赋予不同的属性；建立带有面板的声学边界元模型，设置相应的计算参数，提交计算得到不同频率下各面板在输出点处声压以及声功率的贡献量。2.根据权利要求1所述的新能源汽车电驱动桥振动噪声的主要贡献结构预测方法，其特征在于，所述步骤S1进一步包括：S11、由三维软件ProE建立电驱动桥各部件的实体模型，然后把所建立的三维实体模型导入多体动力学分析软件ADAMS中；S12、在ADAMS软件中根据电驱动桥在工程实际中的具体形式设置各部件之间的装配以及连接和接触关系；S13、在电驱动桥的输入轴上输入恒定转速驱动同时在左右半轴上输入模拟汽车行驶时地面向车轮传递的反扭矩，设置所需要计算的时间以及时间步，对电驱动桥进行动力学计算，计算得到个轴承外圈质心处在仿真过程中所受的动态激励力。3.根据权利要求2所述的新能源汽车电驱动桥振动噪声的主要贡献结构预测方法，其特征在于，所述步骤S2进一步包括：S21、基于之前步骤S1下所建立的三维实体模型，在HyperMesh软件中对实体模型进行网格离散，建立电驱动桥各部件的有限元模型；S22、设立各部件间的...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓松，魏鹏，华林，韩星会，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42