一种变速箱箱体振动频响分析方法和系统技术方案

本发明专利技术提供一种变速箱箱体振动频响分析方法，包括基于各齿轮的几何参数进行修形，得到各齿轮修形后的齿廓曲线参数，并对各齿轮进行渐开线圆柱斜齿轮三维建模，构建出变速箱传动系统的物理模型及其参数；对物理模型进行分析，求解出各齿轮的传递误差来对各轴的轴承进行仿真，得到各轴的轴承动态支反力；构建变速箱壳体模型进行模态分析，求解出变速箱壳体前

【技术实现步骤摘要】
一种变速箱箱体振动频响分析方法和系统


[0001]本专利技术涉及汽车检测
，尤其涉及一种变速箱箱体振动频响分析方法和系统
。

技术介绍

[0002]由于目前严峻的环境污染问题和日渐枯竭的能源，电动汽车因其低能耗和低污染的优势开始逐渐代替传统燃油汽车，成为了未来汽车行业发展的主要发展对象和趋势
。
大力发展新能源汽车不仅可以节省能源，还可以缓解环境污染并且还可以起到减小对人体健康的影响
。
基于目前新能源汽车的蓬勃发展，实现优化能源结构，改善环境的目标指日可待
。
[0003]变速箱是在纯电动汽车的部件中影响电动汽车振动频响水平的重要部件，关系到车辆的舒适度和安全，而变速箱设计不仅需要考虑到安全性与可靠性，同时也需要考虑关系到舒适性的噪声问题
。
电动汽车使用的电机转速高于燃油汽车的发动机，因此纯电动汽车的变速箱需要在更大的转速范围内工作，所以降低变速箱齿轮噪音问题迫在眉睫
。
[0004]变速器的主要功能就是传递发动机动力以及改变车辆方向
。
由于传动功率大
、
传动效率高的优点，变速箱在所有车辆中仍被广泛使用
。
变速箱的装配过程很复杂，尤其是当变速箱在高速运动时，不可避免地会出现制造和装配过程中的误差，这种误差的存在会引起变速箱的动态激励，导致变速箱壳体的强制振动，从而向外辐射噪声
。
变速箱的振动和噪声会严重影响车辆的驾驶体验，因此，抑制变速箱的振动和噪声水平，改善车辆的振动性能是很重要且有实际意义的
。
[0005]然而，在现有技术中，常常通过在变速箱上分布阻尼来有效抑制变速箱箱体振动，降低变速箱的振动频响，但是从未对内部齿轮进行优化设计来分析对变速箱振动频响的有效抑制
。

技术实现思路

[0006]本专利技术实施例所要解决的技术问题在于，提供一种变速箱箱体振动频响分析方法和系统，通过分析齿轮修形对变速箱振动频响的影响，为后续改善车辆的振动性能提供依据
。
[0007]为了解决上述技术问题，本专利技术实施例提供了一种变速箱箱体振动频响分析方法，所述方法包括：
[0008]基于变速箱传动系统中各齿轮的几何参数，对各齿轮进行修形，以得到各齿轮修形后的齿廓曲线参数，并根据所得到的各齿轮修形后的齿廓曲线参数，对各齿轮进行渐开线圆柱斜齿轮三维建模，且结合变速箱传动系统中各轴的形状结构，构建出变速箱传动系统的物理模型及其模型参数；
[0009]对所述变速箱传动系统的物理模型进行分析，求解出各齿轮的传递误差，并根据所求解出的各齿轮的传递误差，对各轴的轴承进行仿真，得到各轴在
X、Y、Z
三个方向的轴承
动态支反力；
[0010]构建变速箱壳体模型，并基于所述变速箱壳体模型，对变速箱壳体进行模态分析，求解出变速箱壳体前
10
阶固有频率及固有振型；
[0011]构建变速箱箱体的有限元模型，并待在所述变速箱箱体的有限元模型上，设置分析频率范围及步长，且以所得到的各轴在
X、Y、Z
三个方向的轴承动态支反力作为动态载荷幅值进行加载之后，结合所求解的变速箱壳体前
10
阶固有频率及固有振型，选用模态叠加法对变速箱箱体的频率响应进行仿真求解分析，以得到变速箱箱体在前
10
阶固有频率下的频响变形云图
。
[0012]其中，所述各齿轮的几何参数包括齿数
、
模数
、
压力角
、
齿宽
、
实际中心距
、
变位系数和齿顶高系数
。
[0013]其中，所述对各齿轮进行渐开线圆柱斜齿轮三维建模的具体步骤包括：
[0014]设置各齿轮的基本参数；
[0015]创建各齿轮的基础圆包括齿顶圆和齿根圆，并用各齿轮设置好的基本参数，分别在各齿轮的基础圆上建立关系式约束圆的尺寸；
[0016]设置斜齿轮螺旋线方程，并基于斜齿轮螺旋线方程，分别导入各齿轮修形后的齿廓曲线参数，以生成各齿轮的螺旋线曲线；
[0017]确定各齿轮的单边齿廓曲线，并通过镜像建立各齿轮的单个齿完整齿廓；
[0018]以各齿轮的螺旋线曲线为基准进行扫描，绘制出各齿轮上的单个齿，并将各齿轮绘制而成的单个齿进行阵列后，拉伸齿根圆，完成完整的各齿轮绘制，以输出为各自对应的渐开线圆柱斜齿轮三维模型；其中，各齿轮的单个齿进行阵列时，其阵列数量及角度通过预定的关系式进行约束
。
[0019]其中，所述变速箱传动系统的物理模型的模型参数包括各齿轮的材料属性，各齿轮与各轴之间的约束，各齿轮副的啮合刚度
、
力指数及阻尼，以及各齿轮所加载的转速和转矩
。
[0020]其中，所述变速箱传动系统为两挡变速箱传动系统，包括三组齿轮组和三个轴；其中，每一组齿轮组均有两个齿轮组成；三个轴分别为输入轴
、
中间轴和输出轴，且每一个轴的两端分别安装有一齿轮组的两个齿轮
。
[0021]本专利技术实施例还提供了一种变速箱箱体振动频响分析系统，所述系统包括：
[0022]齿轮修形后的变速箱传动系统动力模型构建单元，用于基于变速箱传动系统中各齿轮的几何参数，对各齿轮进行修形，以得到各齿轮修形后的齿廓曲线参数，并根据所得到的各齿轮修形后的齿廓曲线参数，对各齿轮进行渐开线圆柱斜齿轮三维建模，且结合变速箱传动系统中各轴的形状结构，构建出变速箱传动系统的物理模型及其模型参数；
[0023]变速箱传动系统动力分析单元，用于对所述变速箱传动系统的物理模型进行分析，求解出各齿轮的传递误差，并根据所求解出的各齿轮的传递误差，对各轴的轴承进行仿真，得到各轴在
X、Y、Z
三个方向的轴承动态支反力；
[0024]变速箱壳体模态分析单元，用于构建变速箱壳体模型，并基于所述变速箱壳体模型，对变速箱壳体进行模态分析，求解出变速箱壳体前
10
阶固有频率及固有振型；
[0025]变速箱箱体频响分析单元，用于构建变速箱箱体的有限元模型，并待在所述变速箱箱体的有限元模型上，设置分析频率范围及步长，且以所得到的各轴在
X、Y、Z
三个方向的
轴承动态支反力作为动态载荷幅值进行加载之后，结合所求解的变速箱壳体前
10
阶固有频率及固有振型，选用模态叠加法对变速箱箱体的频率响应进行仿真求解分析，以得到变速箱箱体在前
10
阶固有频率下的频响变形云图
。
[0026]其中，所述各齿轮的几何参数包括齿数
、
模数
、
压力角
、
齿宽
、
实际中心距
、
变位系数和齿顶高系数
。
[0027]其中，所述变速箱传动系统的物理模本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种变速箱箱体振动频响分析方法，其特征在于，所述方法包括：基于变速箱传动系统中各齿轮的几何参数，对各齿轮进行修形，以得到各齿轮修形后的齿廓曲线参数，并根据所得到的各齿轮修形后的齿廓曲线参数，对各齿轮进行渐开线圆柱斜齿轮三维建模，且结合变速箱传动系统中各轴的形状结构，构建出变速箱传动系统的物理模型及其模型参数；对所述变速箱传动系统的物理模型进行分析，求解出各齿轮的传递误差，并根据所求解出的各齿轮的传递误差，对各轴的轴承进行仿真，得到各轴在
X、Y、Z
三个方向的轴承动态支反力；构建变速箱壳体模型，并基于所述变速箱壳体模型，对变速箱壳体进行模态分析，求解出变速箱壳体前
10
阶固有频率及固有振型；构建变速箱箱体的有限元模型，并待在所述变速箱箱体的有限元模型上，设置分析频率范围及步长，且以所得到的各轴在
X、Y、Z
三个方向的轴承动态支反力作为动态载荷幅值进行加载之后，结合所求解的变速箱壳体前
10
阶固有频率及固有振型，选用模态叠加法对变速箱箱体的频率响应进行仿真求解分析，以得到变速箱箱体在前
10
阶固有频率下的频响变形云图
。2.
如权利要求1所述的变速箱箱体振动频响分析方法，其特征在于，所述各齿轮的几何参数包括齿数
、
模数
、
压力角
、
齿宽
、
实际中心距
、
变位系数和齿顶高系数
。3.
如权利要求1所述的变速箱箱体振动频响分析方法，其特征在于，所述对各齿轮进行渐开线圆柱斜齿轮三维建模的具体步骤包括：设置各齿轮的基本参数；创建各齿轮的基础圆包括齿顶圆和齿根圆，并用各齿轮设置好的基本参数，分别在各齿轮的基础圆上建立关系式约束圆的尺寸；设置斜齿轮螺旋线方程，并基于斜齿轮螺旋线方程，分别导入各齿轮修形后的齿廓曲线参数，以生成各齿轮的螺旋线曲线；确定各齿轮的单边齿廓曲线，并通过镜像建立各齿轮的单个齿完整齿廓；以各齿轮的螺旋线曲线为基准进行扫描，绘制出各齿轮上的单个齿，并将各齿轮绘制而成的单个齿进行阵列后，拉伸齿根圆，完成完整的各齿轮绘制，以输出为各自对应的渐开线圆柱斜齿轮三维模型；其中，各齿轮的单个齿进行阵列时，其阵列数量及角度通过预定的关系式进行约束
。4.
如权利要求3所述的变速箱箱体振动频响分析方法，其特征在于，所述变速箱传动系统的物理模型的模型参数包括各齿轮的材料属性，各齿轮与各轴之间的约束，各齿轮副的啮合刚度
、
力指数及阻尼，以及各齿轮所加载的转速和转矩
...

【专利技术属性】
技术研发人员：申业，逯代兴，
申请(专利权)人：浙江清华长三角研究院，
类型：发明
国别省市：