[發明專利]一種考慮輸入轉矩變化的驅動橋動力學特性計算方法

有效

• 申請號: 201410246567.7
• 申請日: 2014-06-05
• 公開（公告）號: CN103995940B
• 公開（公告）日: 2017-02-15
• 發明（設計）人: 范子杰;周馳;丁煒琦;田程;王琪;桂良進
• 申請（專利權）人: 清華大學;陜西漢德車橋有限公司
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司11245
• 代理人: 徐寧,關暢

1.一種考慮輸入轉矩變化的驅動橋動力學特性計算方法，包括以下步驟：

1)定義驅動橋全局坐標系：對驅動橋系統的全局坐標系進行定義，作為系統建模的基礎；

2)建立軸系梁單元模型：采用考慮剪切應變的歐拉伯努利空間梁單元對軸系部件進行模擬；

3)建立非線性滾子軸承模型：采用具有耦合非線性剛度特性的軸承單元對滾子軸承進行模擬；

4)建立齒輪模型：采用等效嚙合模型對主減速器錐齒輪和輪間差速器齒輪進行建模，對齒輪的載荷傳遞進行模擬；

5)建立連接部件模型：對驅動橋系統中的連接部件進行模擬；

6)建立殼體有限元模型及縮維模型：建立驅動橋系統中所包含的殼體結構有限元模型，并對殼體的有限元模型進行縮維計算；

7)建立完整的驅動橋系統動力學模型：將軸系模型與殼體縮維模型的相關剛度矩陣和質量矩陣按照節點自由度耦合關系組集，獲得系統剛度矩陣和系統質量矩陣，建立包含主減速器總成、差速器總成、輪轂總成和橋殼在內的完整驅動橋系統動力學模型；

8)計算不同輸入轉矩工況下的軸承剛度：根據驅動橋輸入轉矩大小的不同定義輕載、中載和重載工況，采用牛頓-拉普森方法迭代求解不同輸入轉矩下的系統靜力學方程，得到靜力平衡時的軸承剛度矩陣；

9)計算不同輸入轉矩工況下的驅動橋系統動力學特性：在不同輸入轉矩工況下，采用模態疊加法計算單位諧波齒輪傳動誤差激勵下系統的動力學特性。

2.如權利要求1所述的一種考慮輸入轉矩變化的驅動橋動力學特性計算方法，其特征在于：在所述步驟1)中，采用汽車的車輛坐標系作為驅動橋系統的全局坐標系，車輛前方為x軸正向，左側為y軸正向，豎直向上為z軸正向，坐標原點為差速器十字軸中心位置。

3.如權利要求1所述的一種考慮輸入轉矩變化的驅動橋動力學特性計算方法，其特征在于：在所述步驟3)中，滾子軸承的載荷計算公式表示為：

Fx=-KnnsΣj=1ZΣk=1nsδj,k10/9cosαsinψjFy=KnnsΣj=1ZΣk=1nsδj,k10/9cosαcosψjFz=KnnsΣj=1ZΣk=1nsδj,k10/9sinαMx=KnnsΣj=1ZΣk=1ns(Dpw2sinα-xk)δj,k10/9cosψjMy=KnnsΣj=1ZΣk=1ns(Dpw2sinα-xk)δj,k10/9sinψjMz=0]]>

上式中，取軸承的軸線方向為軸承局部坐標系z軸的方向；F_x和F_y分別為沿x方向和y方向的徑向力；F_z為沿z方向的軸向力；M_x、M_y和M_z分別為繞x軸、y軸和z軸的力矩；K_n為滾子與內外圈的綜合接觸剛度系數；n_s為每個滾子沿長度方向上劃分的單元數；Z為滾子數；δ_j,k為第j個滾子的第k個單元的法向變形量；α為接觸角，對于圓柱滾子軸承為零；ψ_j為第j個滾子的方位角；D_pw為滾子的節圓直徑；x_k為每個滾子第k個單元中心與滾子中心的距離；

其中，K_n的計算公式表示為：

Kn=πE1-v2Lwe8/914.2210/9]]>

上式中，E為軸承材料的彈性模量；ν為軸承材料的泊松比；L_we為滾子的有效長度；

δ_j,k的計算公式表示為：

δj,k=[δz+Dpw2(θxcosψj+θysinψj)]sinα+(-δxsinψj+δycosψj)cosα+xk(-θxcosψj-θysinψj)]]>

上式中，δ_x和δ_y分別為軸承內外圈之間沿x軸和y軸的徑向變形；δ_z為軸承內外圈之間沿z軸的軸向變形；θ_x和θ_y分別為軸承內外圈之間繞x和y軸的角變形；計算時，對軸承滾子單元的受力狀態進行判斷，若δ_j,k小于0，則取δ_j,k等于0，表示該軸承滾子單元未發生接觸變形，不傳遞載荷。