汽车传动结构,汽车传动结构图

 admin   2024-06-01 19:07   32 人阅读  0 条评论

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文丨江平留声机


编辑|柊姜留声机


汽车变速器是关键部件,它将发动机产生的动力传输到汽车驱动轮,使汽车前进。


在这项研究中,我们研究了将非线性减振器应用于汽车传动系统的效果。数值模拟和实验证明了NES在能量重新分配、振动阻尼和系统阻尼改进方面的有效性。


这为解决现代汽车动力系统中的振动和噪声题提供了一种新方法。


非线性减振器在汽车传动系统中应用的效果


当今制动行业的发展趋势是用更小的涡轮增压发动机取代大排量自然吸气发动机,而现代动力总成工程的趋势是更高的功率重量比。


涡轮增压和直喷发动机实现了更好的燃油效率并减少了废气排放,但燃烧扭矩的巨大变化增加了扭转振动的倾向,这仍然加剧了噪声、振动和刺耳声音等一系列题。


大多数这些现象是由于发动机连续振动或冲击效应而发生的,最终导致弹性声模态响应。


此外,为了减少车辆传动系统的振动,还采取了各种缓解措施,包括离合器扭矩阻尼器、双质量飞轮和带有离心摆线减振器的DMF。


这些解决方案大多数要么价格昂贵,要么增加动力系统的惯性,与当前关于轻量化和小型化的想法相矛盾。


大多数解决方案调节的频率范围很窄,通常是主要的发动机序列频率。


非线性减振器本质上是具有非线性刚度和低阻尼的轻质装置。


当连接到线性系统时,NES的非线性与底层系统的振动模式相结合,允许两者之间不可逆的能量转移。


因此,底层系统的多余能量不可逆地从低频模式分布到高频模式,然后通过结构阻尼消散,而一些多余能量保留在NES本身内。


由于NES的强非线性特性,这种效应以宽带方式降低了主系统的振荡幅度。通过调节NES的阻尼含量,可以控制主体结构的能量耗散率。


对于表现出平移运动的系统,数值和实验研究表明,NES会导致假定模式之间的能量重新分配,从而实现从低频到高频的目标能量转移。


这些有针对性的能量转移或“能量泵送”机制在关于与强非线性机械振荡器耦合的结构的现有文献中有详细记录。


研究表明,能量重新分配与系统整体衰减能力的变化直接相关。我们通过实验定义了两个合适的指数,引入了三种类型的NES,并分析了它们对瞬时阻尼和平均阻尼的影响。


通过分析二自由度结构,我们最终提供了相关的实验证据来证明NES在增加阻尼方面的有效性。


研究表明,选择合适的减振器刚度和惯量可以在较宽的频率范围内有效地衰减振动能量。


在一项增加复杂性的研究中,本研究使用两个振荡冲击NES来诱导九层建筑结构中模式之间的能量重新分配。


数值证据表明,在NES活动区域,结构的高频模态是能量的净接收者,这意味着振动能量通过这些模态的结构阻尼有效消散。


非线性减振器的工作原理


这项研究是在一辆前轮驱动三缸发动机车辆上进行的,该车辆的动力系统配备了离合器扭矩阻尼器和实心质量飞轮。


动力总成由发动机、飞轮、离合器、变速箱、差速器和变速器半轴组成,为降低整体自由度,模型中不包含发动机-飞轮总成。发动机扭矩传输到系统模型并输入到驱动器中。


主要扭转自由度包括离合器摩擦片2、变速箱输入/输出轴3/4、差速器输入/输出轴5/6、左半轴半轴7、右半轴半轴8、左轮胎l、正确的轮胎。r。相关的传动比n1将齿轮箱输入轴的角位置作为约束链接到齿轮箱输出轴的角位置。


类似地,恒定比率n2将差速器输入轴的角位置耦合至输出轴。


模型参数包括离合器总成、变速器输入轴、变速器输出轴、差速器输入轴、差速器输出轴、左右半轴的惯量以及车辆惯量。


扭转刚度系数k1、k2、k3、k4、k5、k6、k7和k8表示上述传输线部件之间的连接约束。


飞轮末端的输入扭矩由k11+c11给出。式中,1为飞轮转数,k1为飞轮与离合器摩擦片的耦合刚度,c1为相应的结构阻尼系数。


左、右轮胎的滚动阻力矩分别为l和r,定义为


其中,FD为总气动阻力,rw为轮胎负载滚动半径,TR为接触面产生的阻尼扭矩。


空气动力阻力定义为


其中,为空气密度,V为车辆前进速度,CD为无量纲阻力系数,Af为车辆前投影面积。


滚动阻力矩为


其中,P=250kPa为轮胎气压,N=337464为法向载荷,=0003为轮胎气压系数,=097为法向力系数,常数A=84e4m2,B=624ms,C=16e4s2。


车辆部件惯量、传动比和刚度参数的典型值由行业提供。运动方程采用矩阵形式。


惯性矩阵为


由于所研究的动力系统行为的瞬态性质,我们使用连续小波变换进行频域模型验证。


CWT分析表明,基线发动机顺序响应是曲轴旋转频率的15倍,这是三缸四冲程发动机的预期频率。


对于以25个节气门在一档加速的驱动系统,变速器输入轴转速的实验和数值预测CWT谱表明,这些预测与实验结果非常吻合。


这项研究将分析扩展到高速档的不同行为,展示了时域中的预测与测量比较,并使用时间轴下方相应发动机谐波的幅度展示了在一档中运行的传动系统。


然后,我们评估了两个并联NES在变速箱输入轴位置发动机阶谐波加速度振幅降低15倍方面的性能。


该频率谐波承载了驱动系统的大部分振动能量,因此是评估驱动系统中诱发振动的公认基准。


非线性减振器在电力传输系统中的应用


通过将具有两个并联NES激活的传动系统的15EO谐波的变速箱输入轴加速度振幅与仅将两个并联NES的惯性添加到离合器惯性的传动系统的变速箱输入轴加速度振幅进行比较,可以确定以下内容这些分别是NES的有效操作区域。


有效加速度减小区域的面积是用中定义的曲线下面积减去中定义的曲线下面积得到的。


AEAR值越大,NES降低系统扭振的性能越好。在这两种情况下,对于15个EO谐波,对应于输入轴的加速度幅度计算如下


其中,fi为频率,Ai为齿轮箱输入轴15次EO谐波的加速度幅值,Pi为相应的功率谱密度。


在本研究中,对各种NES刚度、阻尼和惯性组合进行了广泛的Matlab/Simulink仿真,目的是最大化AEAR。


在持续8秒的典型车辆操作中总共研究了140,000个参数组合,对应于车辆在25度开度时使用一档的加速运动。


在此操作期间,发动机转速从1,000rpm增加至6,000rpm。


从这些模拟中获得的数据被输入到优化软件中,该软件根据预定义的参数约束确定给出最高AEAR的NES参数组合。


首先,CAMEO创建一个多层感知器神经网络,用于描述所提供数据的输入/输出映射。在这种特定情况下,NES参数用作输入,相应的AEAR被假定为输出。


然后将获得的有效神经网络模型与CAMEO结合使用,结合外部参数约束生成高维曲面。


最后,使用遗传算法找到表面上最大化AEAR的点,将两个NES的总惯量为小于变速箱输入轴惯量的15%。因此,它代表了整体传动系统惯性和质量的适度且可接受的增加。


引起变速器输入轴谐波的加速度幅值频率范围显着减小的现象可分为两个区域。


第一个区域由60至110Hz之间的低刚度NES覆盖,第二个区域由80至140Hz之间的较高刚度NES覆盖。


这些区域是通过首先仅使用NES1执行传动系统仿真,然后仅使用NES2执行传动系统仿真来确定的。


同时作用于两个NES的15x发动机序列的加速数据也可以通过实验获得,表明两个NES耦合到传动系统以协同方式增加频率范围效应。


对于使用两个NES的优化系统,齿轮箱输入轴角速度的时间历程显示在相关数据中。


振荡幅度在大约3秒时开始,并在操作的关键部分减小。该特定时间范围对应于发动机序列的影响减少15倍的频率范围。


在运行大约4秒时,与锁定系统相比,主动系统中由于15x发动机序列而导致的变速器输入轴角速度变化显着减小。


该减小对应于约100Hz时齿轮箱输入轴加速度幅值的最小值,并且在约6s时主动系统的振动幅值再次增大至与锁定系统的振动幅值相似。


此动作发生在大约110Hz的频率下,并将齿轮箱输入轴加速度增加到420rad/s。额外的时域数据表明,NES带来的减振在剩余的机动过程中也很有效。


我们还评估了减震器在各种操纵过程中抑制振动的有效性,数据显示在三档全油门操纵的34秒操纵过程中,变速器的加速度幅度是发动机序列的15倍。


在这种情况下,我们看到两个NES也降低了频率范围内的振荡幅度。


相关数据中还显示了优化系统在三档全油门时变速器输入轴角速度的时程。


振荡幅度在大约15秒时开始,并在操作的关键部分减小。该时间范围对应于发动机序列的影响减少15倍的频率范围。


与锁定系统相比,主动系统的变速器输入轴角速度波动显着减小,并且这种减小持续到变速器输入轴发动机阶数的15倍的最小值。


在现代汽车动力工程中,由于涡轮增压器和直喷发动机的广泛应用,燃油效率得到了提高,但振动和噪音题却出现了,通过引入NES,我们提供了一种轻型高效的解决方案。


本研究深入探讨了非线性减振器应用于汽车传动系统的效果,并证明了NES在能量重新分配、减振和改善系统阻尼方面的显着有效性。


该研究为汽车工程振动控制和降噪提供了新的视角和方法。


1、汽车传动系统为什么要有通用传动装置?该装置由哪些部分组成?由于发动机变速器的动力输出轴与传动轴的动力输入轴不完全匹配,车辆行驶时传动轴上下弹动,输入轴的位置不断变化,因此动力传动必须能够适应这些变化并同时传递扭矩。必须有。


对于具有独立悬架的驱动桥也是如此,其中动力从主变速箱传输到车轮。


因此,传动系统必须配备通用的传动装置。


按结构形式分,万向传动装置有十字轴万向节、双联万向节、三销轴万向节、叉式万向节、笼式万向节、柔性万向节备用等。结构各不相同


汽车传动系统的组成是什么,其作用是什么,各部件的作用是什么?汽车传动系统传动系统一般由离合器、变速器、万向传动装置、主减速器、差速器装置和半轴组成。汽车传动系统由离合器、变速器、万向传动装置和传动轴等主要部件组成。传动系统具有以下功能减速、变速、倒车、断电、轮间差速、轴间差速等,与发动机配合,保证车辆在各种工况下的正常行驶和良好的动力输出。和绩效经济


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