[發明專利]一種驅動橋橋殼振動噪聲數值確定方法

有效

• 申請號: 201710536412.0
• 申請日: 2017-07-04
• 公開（公告）號: CN107391816B
• 公開（公告）日: 2020-06-23
• 發明（設計）人: 范子杰;周馳;桂良進;丁煒琦
• 申請（專利權）人: 清華大學;陜西漢德車橋有限公司
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F30/17;G06F119/10
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 徐寧;謝斌

本發明涉及一種驅動橋橋殼振動噪聲數值確定方法，其包括以下步驟：1)建立驅動橋系統的動力學分析模型；2)計算不同齒輪傳動誤差激勵下的驅動橋系統振動響應；3)計算橋殼軸承邊界節點的動態載荷；4)計算完整橋殼體單元有限元模型的振動響應；5)計算橋殼聲學邊界元模型的噪聲輻射。本發明采用包含非線性軸承單元的模態綜合模型實現驅動橋系統的動力學建模和計算，將求得的橋殼軸承邊界動態載荷用于完整橋殼有限元模型的振動噪聲數值計算，克服了現有方法沒有考慮傳動系統與橋殼的非線性軸承剛度耦合，導致無法準確求得橋殼邊界動態激勵載荷的不足，同時克服了模態綜合模型無法直接獲得完整橋殼模型的振動噪聲計算結果的不足。

技術領域

本發明涉及一種驅動橋橋殼振動噪聲數值確定方法，特別是一種考慮齒輪傳動系統影響的驅動橋橋殼振動噪聲數值確定方法，屬于機械傳動技術領域。

背景技術

研究表明，驅動橋主減速器螺旋錐齒輪的傳動誤差是引起驅動橋振動噪聲問題的主要原因，齒輪傳動誤差產生的動態激勵經由傳動軸和軸承傳遞給橋殼，引起橋殼的振動并向外界輻射噪聲，因此在確定驅動橋橋殼的振動噪聲時，應準確考慮齒輪傳動系統與橋殼之間的耦合影響。

現有研究通常采用有限元方法對驅動橋系統進行數值建模與計算，雖然能夠較為準確地模擬驅動橋系統的結構特征，但由于驅動橋系統包含多個滾動軸承，存在大量的接觸關系，受收斂性和計算規模的限制，難以在驅動橋動力學分析模型中同時考慮軸承滾子與滾道的接觸關系，因而現有研究對驅動橋系統進行建模分析時往往忽略了軸承的非線性剛度特性，無法準確體現驅動橋系統的動力學特性。

專利號為ZL201310502912.4的發明專利公開了一種考慮軸承剛度耦合非線性的多支撐軸系有限元方法，該專利利用解析形式的非線性軸承單元能夠快速有效地實現考慮軸承剛度耦合非線性的多支撐軸系的建模和分析，但為了實現包含多個軸承的驅動橋系統模型的非線性數值求解，通常需要對包含大量節點自由度的橋殼有限元模型進行模態綜合縮維變換，僅保留橋殼與傳動系統軸承連接位置的節點自由度，橋殼內部的節點自由度均以模態自由度的形式體現，這種建模方法雖然能夠較為準確地體現傳動系統與橋殼的非線性軸承剛度耦合，但由于對橋殼模型進行了縮維，無法直接求得完整橋殼模型的振動響應結果。目前仍缺乏一種考慮傳動系統影響的驅動橋橋殼振動噪聲數值確定方法。

發明內容

針對上述問題，本發明的目的是提供一種考慮齒輪傳動系統影響的驅動橋橋殼振動噪聲數值確定方法。

為實現上述目的，本發明采取以下技術方案：一種考慮齒輪傳動系統影響的驅動橋橋殼振動噪聲數值確定方法，包括以下步驟：

1)基于有限元法和模態綜合法建立驅動橋系統的動力學分析模型，具體步驟如下：

①建立驅動橋系統各部件的體單元有限元模型，包括傳動軸凸緣、主動齒輪軸、從動齒輪、差速器殼、十字軸、行星輪、左右太陽輪、左右半軸、左右車輪以及橋殼的體單元有限元模型。在本實施例中，采用有限元軟件Hypermesh實現上述各部件體單元有限元模型的建模。

②在各部件之間存在連接關系的等效作用位置分別建立邊界節點，分別包括：橋殼與主動齒輪軸及差速器殼之間的滾子軸承連接點、主動齒輪軸和從動齒輪之間的齒輪嚙合點、行星輪和左右太陽輪之間的齒輪嚙合點、傳動軸凸緣與主動齒輪軸之間的花鍵連接點、左右太陽輪與左右半軸之間的花鍵連接點、左右太陽輪與差速器殼之間的墊片連接點、十字軸與行星輪之間的旋轉副連接點、十字軸與差速器殼之間的十字軸孔連接點、傳動軸凸緣的輸入轉矩作用點和左右車輪的輸出轉矩作用點；然后將各邊界節點分別通過剛性連接單元與步驟①中各部件的體單元有限元模型連接。