汽车动力传动系统扭转振动仿真计算与分析

魏　华（长安大学　　工程机械学院,西安　710064）



汽车动力传动系统扭转振动仿真计算与分析

魏华
（长安大学工程机械学院,西安710064）

摘 要：汽车传动系统的振动引起的车身振动会使驾驶员尤其是长途驾驶员在行车过程中产生疲劳，这对汽车行驶安全性是极其不利的，本文通过对传动系统的自由扭转振动进行仿真和分析，对汽车传动系统扭转振动问题进行具体的研究。

关键词：汽车动力传动系;扭转振动;仿真研究

1　引言

汽车动力传动系统的振动特性对汽车乘坐舒适性、行驶安全性、节油性等性能指标有至关重要的影响。随着汽车发动机技术的进步，发动机的功率、转速、扭矩进一步提高，同时国家对汽车振动噪声及排污标准以及现在人们对乘车舒适性、安全性的提高，汽车动力系统、传动系统的关于振动的有关问题日益突出，对汽车传动系统扭振进行研究和分析有重要的意义。

2　动力传动系统自由扭转振动仿真与分析

据自由理论,借助软件MATLAB的simulink模块对振动系统的固有特性进行仿真，因为汽车3、4、5等中高档位使用频率较高，故只需要对3、4、5档进行固有特性的求解，最后通过编写程序，用simulink得出仿真结果。可以绘制出三、四、五档时各阶主振型图。可以得出三档时的整个振动系统的振动分析结论：1.三档5阶固有频率为230 Hz，超出了人体的敏感频率，对乘坐舒适性影响不大，最大应力出现在变速器处。2.四档时5阶固有频率为236 Hz,发动机到离合器部分振幅很小，只有变速器处振幅最大。3.五档时5阶固有频率为248Hz，变速器处振幅非常大，这对变速器的齿轮以及轴都承受了很大的应力，故降低了变速器的寿命。

3　动力传动系统受迫振动仿真与分析

通过分析系统受迫振动可以计算分析汽车传动系统对于外界驱动力矩的扭转振动响应。进行受迫振动分析时只把发动机的激励作为输入力矩。本文采用的发动机数据由某整车厂提供，将其拟合后绘制曲线如图1，图2所示。

利用MATLAB的Simulink模块就可以搭建强迫振动的仿真模块，取发动机转速为800r/min，1200r/min，2000r/min时传动轴部分的响应进行仿真，仿真结果如表1。

通过分析表1，可以看出发动机转速处于800r/min和处于2000r/ min时传动轴所受的扭矩不大，即处于发动机转速处于怠速和高转速范围段时，动力传动系统还没有出现共振现象，轴段受力都比较小，当发动机转速处于中间1300r/min附近时，扭矩明显增大，说明此时整个系统发生了共振引起各轴段的应力增大。

表1　三种当量转速下仿真结果表

4　结语

本文通过对当量系统进行了自由振动分析，得出了系统的各阶固有频率和主振型，绘制主振型图并分析各轴段的应力分布；同时分析了发动机可能引起的系统共振的临界转速，结果表明，发动机的转速基本上处于共振转速以外，不会引起系统的共振；同时对强迫振动进行了仿真，结果表明中间转速肯定能引起系统的共振，故应对整个动力传动系统参数进行优化匹配。

参考文献：

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DOI :10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.01.264