本发明专利技术公开了一种微面汽车底盘传动轴布置优化与后驱动桥动力学分析平台。该平台以传动轴输入端万向节的夹角θ1和传动轴输出端万向节的夹角θ2为优化参变量，以传动轴万向节当量残差角最小为目标函数，优化过程采取复合形算法进行。对所述复合形进行最坏点查找、替换和反复迭代，最终完成优化计算。在传动轴布置优化的基础上，本发明专利技术利用分析平台的运动学和动力学分析模块，实现分析后驱动桥传动系模态和振动响应计算分析，为通过查找结构薄弱部位，进行结构修改提供了基础。使用本发明专利技术能够提高微面汽车底盘的设计效率和精度，减少了传动轴布置失误；还能够快速近似分析得到后驱动桥传动系动态特性，有利于缩短汽车底盘传动系产品设计周期。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及微面汽车设计
，具体涉及一种微面汽车底盘传动轴布置优化与后驱动桥动力学分析平台。
技术介绍
现有市场上销售的微面汽车底盘传动轴、后驱动桥普遍都存在振动大、噪声高，并影响车内乘坐舒适性的情况，究其原因主要在于汽车生产厂商设计微面汽车、布置底盘传动轴和进行后桥振动分析时，设计牵涉面广、关联因素多、计算量大、且很繁琐，因此目前还没有一个实现传动轴布置多参数优化和后桥振动计算分析的辅助平台，帮助汽车生产厂商提高设计效率和分析精度。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种微面汽车底盘传动轴布置优化与后驱动桥动力学分析平台，能够帮助汽车生产厂商提高设计效率和分析精度。该方案是这样实现的一种微面汽车底盘传动轴布置优化与后驱动桥动力学分析平台，包括功能选择单元、运动分析单元、动力学分析单元、数据库；功能选择单元，根据用户选定的功能启动运动分析单元或动力学分析单元；运动分析单元具体包括运动分析参数输入模块、运动状态分析模块、传动轴布置优化模块、运动分析结果输出模块；运动分析参数输入模块，用于在运动分析单元被启动后，接收用户给定的分析参数，包括传动轴的布置方式、传动轴输入端万向节夹角9工的初始值θ u、传动轴输出端万向节夹角θ 2的初始值θ μ、传动轴输入端角速度Q1和传动轴输入端角加速度ε工；将输入的分析参数输出给运动状态分析模块和传动轴布置优化模块，并备份到数据库；运动状态分析模块，用于将优化前后的分析参数代入传动轴运动模型，得到传动轴输出端旋转一周过程中的角速度和角加速度的变化数据，并输出给运动分析结果输出模块显示以及输出给数据库存储；传动轴布置优化模块，以传动轴输入端万向节的夹角θ i和传动轴输出端万向节的夹角θ2为优化参变量，以传动轴万向节当量残差角最小为目标函数，优化过程采取复合形算法进行；对复合形进行最坏点查找、替换和反复迭代，最终完成优化计算；将复合形最优点对应的传动轴两个万向节轴倾角△ θ ‘作为优化结果，输出给运动分析结果输出模块显示以及输出给数据库存储；复合形法所用的目标函数和约束条件分别为目标函数minζ = ^\θ'~θ22\ ；约束条件|Q1-Q2I 彡 6°ε 3 ^ 500rad/s2 ；ω 3、E3^O5B1, θ 2 ^ 0 ；其中，％、ω3、ε 3分别为传动轴输出端角位移、角速度和角加速度；在已知θ ρ θ 2、传动轴输入端角速度Q1和传动轴输入端角加速度ε工的情况下，可以利用传动轴运动模型计算得到识3、ω3、ε3;运动分析结果输出模块，用于将运动状态分析模块输出的变化数据绘制成变化曲线进行显示和/或输出；将传动轴布置优化模块获得优化结果显示和/或输出；动力学分析单元包括参数配置模块、固有频率和主振型分析模块、振动响应分析模块、动力学分析结果输出模块；参数配置模块，用于当所在动力学分析单元被启动后，接收外部输入的待分析后驱动桥的型号，如果该型号的驱动桥为数据库中已有的驱动桥，则从数据库中调取待分析后驱动桥的基本力学参数；否则，接收外部输入的待分析后驱动桥的基本力学参数，并将型号和基本力学参数对应保存到数据库中；将得到的待分析后驱动桥的基本力学参数发送给固有频率分析模块和主振型分析模块；固有频率和主振型分析模块，用于在被动力学分析结果输出模块启动后，利用来自参数配置模块的待分析后驱动桥的基本力学参数，计算第1阶到第6阶的固有频率和主振型，供动力学分析结果输出模块调用；并将计算结果备份到数据库；振动响应分析模块，用于在被动力学分析结果输出模块启动时，利用来自参数配置模块的待分析后驱动桥的基本力学参数以及用户输入的输入端万向节夹角θ工的初始值 θ U、输出端万向节夹角％的初始值θ 2,ο、任意给定的转动轴输入端角速度Q1，计算各节点振动角位移、角速度和角加速度的时域波形和频谱图，供动力学分析结果输出模块调用； 并将计算结果备份到数据库；动力分析结果输出模块，在接收到用户输入的固有频率和主振型分析指令时，启动固有频率和主振型分析模块开始分析，然后从固有频率和主振型分析模块读取用户选定阶数的固有频率和主振型数据，并以图形和数据形式显示；在接收到用户输入的振动响应分析指令时，弹出对话框提示用户输入θρ 92和ω”用户输入完成后启动振动响应分析模块开始分析，然后从振动响应分析模块读取各个节点的振动角位移、角速度和角加速度的时域波形和频谱图，根据用户选定的节点号和参数类型显示相应曲线；数据库，用于存储后驱动桥的型号和基本力学参数、用户输入的各种参数、运动分析结果和动力学分析结果。有益效果1、通过正确设计以传动轴万向节当量残差角最小为目标函数、优化过程采取复合形算法可以帮助解决传动轴布置的多参数优化问题，提高了设计效率和精度，减少了传动轴布置失误。2、在传动轴布置优化的基础上，利用分析平台的运动学和动力学分析模块，实现分析后驱动桥传动系模态和振动响应计算分析，从而为查找结构薄弱部位，并通过结构修改达到结构动态设计目的提供基础。3、帮助汽车设计人员在不利用有限元软件的情况下，能够快速近似分析得到后驱动桥传动系动态特性，有利于缩短产品设计周期。附图说明图1为本专利技术微面汽车底盘传动轴布置优化与后驱动桥动力学分析平台的结构示意图。图2为本专利技术运动学分析界面的示意图。图3为本专利技术动力学分析功能中参数配置界面的示意图。图4为本专利技术动力学分析功能中主减轴系系统第1阶主振型示意图。图5为本专利技术动力学分析功能中振动响应分析的示意图。图6为本专利技术振动响应分析中第一节点位置振动角位移时域曲线图。图7为本专利技术振动响应分析中第一节点位置振动角速度时域曲线图。图8为本专利技术振动响应分析中第一节点位置振动角加速度时域曲线图。图9为本专利技术振动响应分析中第一节点位置振动角位移频谱图。图10为本专利技术振动响应分析中第一节点位置振动角速度频谱图。图11为本专利技术振动响应分析中第一节点位置振动角加速度频谱图。图12为复合形法流程图。具体实施例方式本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种微面汽车底盘传动轴优化与后桥驱动桥动力学分析平台，其特征在于，包括功能选择单元、运动分析单元、动力学分析单元、数据库；功能选择单元，根据用户选定的功能启动运动分析单元或动力学分析单元；运动分析单元具体包括运动分析参数输入模块、运动状态分析模块、传动轴布置优化模块、运动分析结果输出模块；运动分析参数输入模块，用于在运动分析单元被启动后，接收用户给定的分析参数，包括传动轴的布置方式、传动轴输入端万向节夹角θ１的初始值θ１，０、传动轴输出端万向节夹角θ２的初始值θ２，０、传动轴输入端角速度ω１和传动轴输入端角加速度ε１；将输入的分析参数输出给运动状态分析模块和传动轴布置优化模块，并备份到数据库；运动状态分析模块，用于将优化前后的分析参数代入传动轴运动模型，得到传动轴输出端旋转一周过程中的角速度和角加速度的变化数据，并输出给运动分析结果输出模块显示以及输出给数据库存储；传动轴布置优化模块，以传动轴输入端万向节的夹角θ１和传动轴输出端万向节的夹角θ２为优化参变量，以传动轴万向节当量残差角最小为目标函数，优化过程采取复合形算法进行；对复合形进行最坏点查找、替换和反复迭代，最终完成优化计算；将复合形最优点对应的传动轴两个万向节轴倾角作为优化结果，输出给运动分析结果输出模块显示以及输出给数据库存储；复合形法所用的目标函数和约束条件分别为：目标函数：（ｍａｔｈ）??（ｍｒｏｗ）?（ｍｉ）ｍｉｎ（／ｍｉ）?（ｍｉ）ｚ（／ｍｉ）?（ｍｏ）＝（／ｍｏ）?（ｍｓｑｒｔ）?（ｍｏ）｜（／ｍｏ）?（ｍｓｕｂｓｕｐ）?（ｍｉ）＆ｔｈｅｔａ；（／ｍｉ）?（ｍｎ）１（／ｍｎ）?（ｍｎ）２（／ｍｎ）?（／ｍｓｕｂｓｕｐ）?（ｍｏ）－（／ｍｏ）?（ｍｓｕｂｓｕｐ）?（ｍｉ）＆ｔｈｅｔａ；（／ｍｉ）?（ｍｎ）２（／ｍｎ）?（ｍｎ）２（／ｍｎ）?（／ｍｓｕｂｓｕｐ）?（ｍｏ）｜（／ｍｏ）?（／ｍｓｑｒｔ）?（ｍｏ）；（／ｍｏ）?（／ｍｒｏｗ）?（／ｍａｔｈ）约束条件：｜θ１－θ２｜≤６０ε３≤５００ｒａｄ／ｓ２；ω３、ε３≥０；θ１，θ２≥０；其中，ω３、ε３分别为传动轴输出端角位移、角速度和角加速度；在已知θ１、θ２、传动轴输入端角速度ω１和传动轴输入端角加速度ε１的情况下，可以利用传动轴运动学模型计算得到ω３、ε３；运动分析结果输出模块，用于将运动状态分析模块输出的变化数据绘制成变化曲线进行显示和／或输出；将传动轴布置优化模块获得优化结果显示和／或输出；动力学分析单元包括参数配置模块、固有频率和主振型分析模块、振动响应分析模块、动力分析结果输出模块；参数配置模块，用于当所在动力学分析单元被启动后，接收外部输入的待分析后驱动桥的型号，如果该型号的驱动桥为数据库中已有的驱动桥，则从数据库中调取待分析后驱动桥的基本力学参数；否则，接收外部输入的待分析后驱动桥的基本力学参数，并将型号和基本力学参数对应保存到数据库中；将得到的待分析后驱动桥的基本力学参数发送给固有频率分析模块和主振型分析模块；固有频率和主振型分析模块，用于在被动力学分析结果输出模块启动后，利用来自参数配置模块的待分析后驱动桥的基本力学参数，计算第１阶到第６阶的固有频率和主振型，供动力分析结果输出模块调用；并将计算结果备份到数据库；振动响应分析模块，用于在被动力学分析结果输出模块启动后，利用来自参数配置模块的待分析后驱动桥的基本力学参数以及用户输入的输入端万向节的当前夹角θ１、输出端万向节的当前夹角θ２、任意给定的转动轴输入端角速度ω１，计算各节点振动角位移、角速度和角加速度的时域波形和频谱图，供动力学分析结果输出模块调用；并将计算结果备份到数据库；动力学分析结果输出模块，在接收到用户输入的固有频率和主振型分析指令时，启动固有频率和主振型分析模块开始分析，然后从固有频率和主振型分析模块读取用户选定阶数的固有频率和主振型数据，并以图形和数据形式显示；在接收到用户输入的振动响应分析指令时，弹出对话框提示用户输入θ１、θ２和ω１，用户输入完成后启动振动响应分析模块开始分析，然后从振动响应分析模块读取各个节点的振动角位移、角速度和角加速度的时域波形和频谱图，根据用户选定的节点号和参数类型显示相应曲线；数据库，用于存储后驱动桥的型号和基本力学参数、用户输入的各种参数、运动分析结果和动力学分析结果。...
【技术特征摘要】
1. 一种微面汽车底盘传动轴优化与后桥驱动桥动力学分析平台，其特征在于，包括功能选择单元、运动分析单元、动力学分析单元、数据库；功能选择单元，根据用户选定的功能启动运动分析单元或动力学分析单元； 运动分析单元具体包括运动分析参数输入模块、运动状态分析模块、传动轴布置优化模块、运动分析结果输出模块；运动分析参数输入模块，用于在运动分析单元被启动后，接收用户给定的分析参数，包括传动轴的布置方式、传动轴输入端万向节夹角9工的初始值θ u、传动轴输出端万向节夹角92的初始值θ μ、传动轴输入端角速度Co1和传动轴输入端角加速度ε 1;将输入的分析参数输出给运动状态分析模块和传动轴布置优化模块，并备份到数据库；运动状态分析模块，用于将优化前后的分析参数代入传动轴运动模型，得到传动轴输出端旋转一周过程中的角速度和角加速度的变化数据，并输出给运动分析结果输出模块显示以及输出给数据库存储；传动轴布置优化模块，以传动轴输入端万向节的夹角θ工和传动轴输出端万向节的夹角θ 2为优化参变量，以传动轴万向节当量残差角最小为目标函数，优化过程采取复合形算法进行；对复合形进行最坏点查找、替换和反复迭代，最终完成优化计算；将复合形最优点对应的传动轴两个万向节轴倾角作为优化结果，输出给运动分析结果输出模块显示以及输出给数据库存储；复合形法所用的目标函数和约束条件分别为目标函数min ζ = J^12-^22|；约束条件| θ,-θ^彡6° ε 3彡 500rad/s2 ； ω3、E3^O5O1, θ 2 彡 0 ；其中，约、ω3、ε 3分别为传动轴输出端角位移、角速度和角加速度；在已知θ” θ2、传动轴输入端角速度Q1和传动轴输入端角加速度ε工的情况下，可以利用传动轴运动学模型计算得到％、ω3、ε 3 ；运动分析结果输出模块，用于将运动状态分析模块输出的变化数据绘制成变化曲线进行显示和/或...
【专利技术属性】
技术研发人员：李惠彬，余波，马超，阿外思，张晨霞，
申请(专利权)人：北京理工大学，重庆长安汽车股份有限公司，北京信息科技大学，
类型：发明
国别省市：11
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