一种驱动轴动力吸振器参数选择的方法技术

本发明专利技术公开了一种驱动轴动力吸振器参数选择的方法，包括以下步骤：获取驱动轴的自由模态；单自由度动力吸振器的动力学模型的建立；主振系统1阶固有频率确定；驱动轴动力吸振器质量的确定；利用定点理论确定驱动轴动力吸振器的最优阻尼比和最优固有频率。本发明专利技术根据驱动轴与两端万向节的连接方式，确定了驱动轴简支支撑模型为主振系统模型，并且根据定点理论确定驱动轴动力吸振器的最优固有频率和最优阻尼比，从而为驱动轴动力吸振器的参数选择提供参考依据。提供参考依据。提供参考依据。

【技术实现步骤摘要】
一种驱动轴动力吸振器参数选择的方法


[0001]本专利技术涉及汽车底盘NVH优化设计领域，特别涉及基于特定驱动轴与两端万向节连接方式的驱动轴简支支撑模型的1阶模态固有频率的获取方法和驱动轴动力吸振器质量、阻尼比以及固有频率的选择方法。

技术介绍

[0002]汽车底盘结构非常复杂，要让其中每个零部件的固有频率都能避开发动机和地面的激振频率是很难实现的，因此开发后期的车辆依然会存在着部分NVH问题。此时若通过重新设计结构的方法解决，不仅会增加成本，而且还会延长汽车的开发周期。若要在不改变有共振风险的零部件现有结构的情况下避免共振，通过安装动力吸振器来吸收振动是非常理想的减振方法，动力吸振器不仅安装简单，减振效果良好，而且价格低廉，适用于解决汽车开发后期的NVH问题。因此，为了保证动力吸振器在实际应用中能有效地消除共振，改善汽车NVH性能，动力吸振器的各项性能参数的选择非常重要。
[0003]若将不同性能参数的驱动轴动力吸振器逐一安装在驱动轴上，通过实车测试的方式以确定驱动轴动力吸振器的各项最佳性能参数，则工作量大，测试成本高。因此，通过选择合适的主振系统模型并加以理论计算的方法确定动力吸振器的各最佳性能参数的方法具有重要意义。
[0004]要通过理论计算的方式得到动力吸振器的各最佳性能参数，首先必须确定单质量驱动轴动力吸振器动力学模型中主振系统的各项参数。目前最为常见的驱动轴总成组成结构为，驱动轴一端与固定式万向节相连，另一端与滑移式万向节相连，其一阶固有频率受到其连接方式的影响。在已发表的文献当中，通常对主振系统的选择比较模糊，同时对动力吸振器质量的选择上也没有明确的标准。

技术实现思路

[0005]本专利技术考虑了特定驱动轴总成中驱动轴和两端万向节的连接方式(驱动轴总成一端使用固定式万向节另一端使用滑移型万向节连接)，建立了以驱动轴简支支撑模型作为主振系统的主振系统一阶固有频率计算方法。通过简支支撑模型固有频率计算公式得到驱动轴简支支撑模型的1阶固有频率，至此主振系统的参数全部确定。结合减振效果、成本、布置空间以及轻量化方面的考虑来确定驱动轴动力吸振器质量与主振系统质量之比的参考值。根据优化理论，在确定了质量比后，驱动轴动力吸振器的最优固有频率和最优阻尼比均可确定。该方法可为驱动轴动力吸振器的参数选择提供参考依据。
[0006]为了实现本专利技术目的，本专利技术提供的一种驱动轴动力吸振器参数选择的方法，包括以下步骤：
[0007](1)获取驱动轴的自由模态：可利用力锤敲击测试的方法以及有限元仿真的方法。在得到驱动轴前两阶自由模态后，计算两者之间的比值。
[0008](2)单自由度动力吸振器动力学模型的建立：对驱动轴前两阶自由模态固有频率
进行分析，若两者的比值满足要求，则可忽略主振系统的阻尼，建立无主振系统阻尼的单自由度动力吸振器的动力学模型，并可推导出该系统在简谐力的作用下主振系统的振幅比的表达式：
[0009][0010]式中，X1为主振系统位移，X
st
为主振系统的静变形，ω为激振频率，α为动力吸振器固有频率与主振系统的固有频率比，λ为激振频率与主振系统固有频率之比，ξ为动力吸振器阻尼比，μ为动力吸振器与主振系统的质量比；
[0011](3)主振系统1阶固有频率确定：对驱动轴与两端万向节的连接方式进行分析，若驱动轴仅一端沿轴向的位移受到约束，另一端的位移不受约束，且驱动轴绕自身轴线的转动没有被限制，则可以将驱动轴简支支撑模型作为该模型中主振系统的模型。驱动轴简支支撑模型的1阶固有频率可通过理论计算得到，同时，也可以根据步骤(1)中得到的1阶自由模态固有频率换算得到。
[0012](4)综合布置空间、成本、轻量化和减振效果等因素确定驱动轴动力吸振器的质量。
[0013](5)利用定点理论确定驱动轴动力吸振器的最优阻尼比和最优固有频率，通过定点理论得到动力吸振器的最优阻尼比和最优固有频率比与主振系统质量之间的关系：
[0014][0015][0016]式中，ξ
OPT
为动力吸振器的最优阻尼比，α
OPT
为动力吸振器的最优固有频率比。
[0017]所述步骤(1)中能够采用力锤敲击测试的方法或有限元仿真的方法来获取驱动轴的自由模态。
[0018]所述步骤(1)中采用限元仿真的方法时，通过有限元计算得到的驱动轴前6阶模态的固有频率为0，因为这6阶反映的是驱动轴的刚体位移，第7阶才是驱动轴的1阶弯曲模态固有频率，即1阶自由模态固有频率。
[0019]所述步骤(2)中的比值需满足以下条件：对于汽车驱动轴这样的连续弹性体的弯曲振动系统，如果主振系统的第1、2阶弯曲固有频率f1和f2满足条件则此时可忽略主振系统阻尼。
[0020]所述步骤(2)中主振系统在简谐力的作用下主振系统的振幅比表达式的推导过程为：
[0021]根据单自由度动力吸振器动力学模型得到系统动力学方程：
[0022][0023]将公式(4)中的简谐力F
(t)
＝F0sinωt写作F
(t)
＝f0e
jωt
，并设主振系统的位移为其中为主振系统复振幅，j为虚数单位；F0为激振力幅值；t为时间，将主振系
统位移X1的表达式带入公式(4)，可求解主振系统复振幅的表达式：
[0024]将主振系统位移X1的表达式带入公式(4)，得到主振系统复振幅的表达式：
[0025][0026]取实部，得到主振系统振幅X1的表达式：
[0027][0028]将公式(6)写成无量纲形式，即可得到所述的表达式。
[0029]所述步骤(2)中动力吸振器阻尼比ξ的表达式为：
[0030][0031]式中，c为动力吸振器的阻尼，m2为动力吸振器的质量，ω2为动力吸振器固有频率。
[0032]所述步骤(3)中采用的主振系统选择方法仅适用于一侧使用固定式万向节一侧使用滑移型万向节且万向节内部零件间存在一定间隙的驱动轴总成。
[0033]所述步骤(3)中，驱动轴简支支撑模型中主振系统的第i阶固有频率f
i
的计算公式为：
[0034][0035]其中，E为材料的弹性模量；I为轴截面惯性矩；ρ为材料的密度；A为轴截面面积；l为轴的长度。
[0036]所述步骤(3)中，得到驱动轴简支支撑模型的1阶固有频率的方式：
[0037]将公式(8)中的i取值为1，即可通过公式(8)得到到驱动轴简支支撑模型的1阶固有频率；
[0038]或将步骤(1)中得到的1阶自由模态固有频率除以2.267即可得到驱动轴简支支撑模型的1阶固有频率。
[0039]所述步骤(5)中，对于单自由度驱动轴动力吸振器，当确定动力吸振器与主振系统的质量比μ和动力吸振器固有频率与主振系统固有频率比α后，就可以得到动力吸振器不同阻尼比情况下的主振系统频率响应曲线图；在频率响应曲线图中，有两个定点S和T，无论动力吸振器阻尼比如本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种驱动轴动力吸振器参数选择的方法，其特征在于，包含以下步骤：(1)获取驱动轴的自由模态，在得到驱动轴前两阶自由模态后，并计算驱动轴2阶自由模态固有频率和驱动轴1阶自由模态固有频率的比值；(2)对驱动轴前两阶自由模态固有频率进行分析，若两者的比值满足预设要求，则可忽略主振系统的阻尼，建立无主振系统阻尼的单自由度动力吸振器的动力学模型，并得到该系统在简谐力的作用下主振系统的振幅比的表达式：式中，X1为主振系统位移，X
st
为主振系统的静变形，ω为激振频率，α为动力吸振器固有频率与主振系统的固有频率比，λ为激振频率与主振系统固有频率之比，ξ为动力吸振器阻尼比，μ为动力吸振器与主振系统的质量比；(3)主振系统1阶固有频率确定：对于驱动轴总成的一端使用固定式万向节另一端使用滑移型万向节的结构，对于该种结构的驱动轴总成，驱动轴仅一端沿轴向的位移受到约束，另一端的位移不受约束，且驱动轴绕自身轴线的转动没有被限制，则将驱动轴简支支撑模型作为该模型中主振系统的模型，驱动轴简支支撑模型的1阶固有频率可通过理论计算得到，同时，也可以根据步骤(1)中得到的1阶自由模态固有频率换算得到；(4)综合布置空间、成本、轻量化和减振效果因素来确定驱动轴动力吸振器的质量；(5)利用定点理论确定驱动轴动力吸振器的最优阻尼比和最优固有频率，通过定点理论得到动力吸振器的最优阻尼比和最优固有频率比与主振系统质量比之间的关系：论得到动力吸振器的最优阻尼比和最优固有频率比与主振系统质量比之间的关系：式中，ξ
OPT
为动力吸振器的最优阻尼比，α
OPT
为动力吸振器的最优固有频率比。2.根据权利要求1所述的一种驱动轴动力吸振器参数选择的方法，其特征在于：步骤(1)中能够采用力锤敲击测试的方法或有限元仿真的方法来获取驱动轴的自由模态。3.根据权利要求1所述的一种驱动轴动力吸振器参数选择的方法，其特征在于：步骤(1)中采用限元仿真的方法时，通过有限元计算得到的驱动轴前6阶模态的固有频率为0，因为这6阶反映的是驱动轴的刚体位移，第7阶才是驱动轴的1阶弯曲模态固有频率，即1阶自由模态固有频率。4.根据权利要求1所述的一种驱动轴动力吸振器参数选择的方法，其特征在于：步骤(2)中的比值需满足以下条件：对于汽车驱动轴这样的连续弹性体的弯曲振动系统，如果主振系统的第1、2阶弯曲固有频率f1和f2满足条件则此时可忽略主振系统阻尼。5.根据权利要求1所述的一种驱动轴动力吸振器参数选择的方法，其特征在于：步骤(2)中主振系统在简谐力的作用下主振系统的振幅...

【专利技术属性】
技术研发人员：王惜慧，朱博林，上官文斌，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：