CN102589877A - 一种汽车传动轴支撑件性能的判定方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种汽车传动轴支撑件性能的判定方法，该传动轴包括轴一和轴二，两根传动轴之间支撑有带有橡胶的传动轴支撑件；该方法首先对传动轴支撑件橡胶的隔振性能分析，和对支撑件的扭转动刚度性能分析。隔振率越高则支撑件的隔振性能越好。通过对传动轴支撑件的传动轴中心施加绕Z轴的单位扭矩，而得到传动轴中心的响应夹角，并通过对其响应夹角的倒数，进而获得其扭转动刚度值。最后通过对隔振率和扭转刚度进行分析从而判定汽车传动轴支撑件性能。采用Z向单位扭矩作为激励，可以更真实地反映实际工况；分析出支撑件橡胶的隔振率，可以为支撑件橡胶的设计提供指导根据；采用扭转动刚度，可以更准确地表达传动轴支撑件的振动性能。

Description

一种汽车传动轴支撑件性能的判定方法

技术领域

本发明涉及一种汽车传动轴支撑件性能的判定方法。

背景技术

旋转轴系的扭转振动是车辆动力传动系统的基本振动形式之一，也成为影响车辆整体性能的重要因素，扭转振动是车辆振动的一种主要形式，是影响车辆NVH(Noise、Vibration&Harshness)性能的一个重要原因。另外，由于车身结构因素，变速器输出轴线和驱动桥输入轴线二者并不共线，其间的传动轴存在夹角，在这种夹角情况下，一般通过十字叉万向节进行连接，进行动力的传递。由于十字万向节传动轴连接会引起转速的不均匀，传动轴的不均匀转速引起传动轴支撑件的振动，从而引起汽车的整车振动。因此在传动轴的支撑件设计中，该支撑件是传动轴的振动传给车身的重要路径，因此振动设计师其考虑的重要因素。

在传统的传动轴支撑架零件设计中，一般通过控制传动轴支撑架零件的三向的平动动刚度值，和加橡胶垫来隔振，通过合理的控制这两个指标，来达到控制传动轴的振动传递的目的。但是通过研究发现，传动轴支撑件受的力主要为扭矩，而不是三向的平动力，因此三向平动动刚度值的评价显得不太合理，橡胶垫一般是用来隔断其扭转振动，所以以往的三向平动隔振率评价指标也显得不合理。

发明内容

为了解决上述现有技术的不足，本发明中提出了一种汽车传动轴支撑件性能的判定方法，特别是一种用于车辆上的传动轴有夹角的情况下，传动轴支撑件的振动及性能分析评价方法。本发明通过对传动轴支撑件的传动轴中心施加绕Z轴的单位扭矩，从而得到传动轴中心的响应夹角，通过对其响应夹角的倒数，从而获得其扭转动刚度值。这一新的扭转动刚度的概念可以用来评价传动轴支撑件的性能，从而更好的用来指导传动轴支撑件的设计。通过合理的控制扭转动刚度这一性能指标，有效隔断传动轴扭转的传递路径，从而提高汽车的舒适性能。另外通过相同的扭矩加载方法，可以预测传动轴橡胶的隔振率，并且通过合理橡胶刚度设计来控制传动轴扭转振动传递的目的。

本发明的技术方案是：提供一种汽车传动轴支撑件性能的判定方法，其包括两个性能指标，一个是传动轴支撑件橡胶的隔振性能分析，一个是支撑件扭转动刚度性能分析，所述传动轴包括轴一和轴二，所述两根传动轴之间支撑有带有橡胶的传动轴支撑件。

其中，支撑件橡胶隔振性能分析为：

建立传动轴支撑件有限元模型，其中橡胶做三向弹性处理；

通过发动机的输出扭矩T(f)e计算出传递到传动轴轴一上的扭矩T(f)a1：

T(f)a1＝T(f)e×Iw

作用在支撑件上的扭矩T(f)r大小为：

T(f)r＝T(f)a1×tanθ＝T(f)e×Iw×tanθ，如图(2)所示，方向为绕整车坐标系的Z向的扭矩。

其中T(f)e为发动机输出的随频率变化的扭矩，Iw为变速器传动比，θ为传动轴轴一与轴二的夹角。

将计算出来的传动轴支撑件扭矩T(f)_r施加在传动轴支撑件有限元模型的轴心处；

a.在支撑件上下连接处(如2图标注点所示)输出整车三向的加速度；

b.对输出的加速度进行橡胶隔振率的评价，隔振率的评价采用如下表达式

其中a_上表示橡胶传动轴侧的加速度，a_下表示橡胶另一侧传动轴支撑架的加速度。

其中，支撑件扭转动刚度分析为：

a.建立传动轴支撑件有限元模型，其中橡胶做刚性处理；

b.在传动轴支撑件中心施加Z向的单位力绕Z轴的单位扭矩T，施加在传动轴支撑件有限元模型的轴心处；

c.在支撑件中心分布输出Z向的平动位移和绕Z轴的扭角，并对其求倒数，从而得到平动动刚度(N/m)和扭转动刚度(Nm/度)。

最后对所述汽车传动轴支撑件的隔振性进行判定，隔振率越高则判定支撑件的隔振性能越好；所述平动动刚度和所述扭转动刚度越大，则所述汽车传动轴支撑件性能越好。

上述方法的提出了“扭转动刚度”这个全新的概念，并对传动轴支撑件扭转动刚度性能进行分析及评价。本发明的方法应用于汽车传动轴以及各类旋转体支撑件的校核与评价，通过分析出其橡胶的隔振和扭转动刚度来评价其振动特性。由于另外采用实际工作扭矩作为激励，比传统分析方法更真实地反映实际工况；提出扭转动刚度的概念，可以更准确地表达传动轴支撑件的振动性能。

附图说明

图1是本发明汽车传动轴支撑件的分析及评价方法的流程图。

图2是本发明带有橡胶的汽车传动轴及支撑件的扭矩矢量图。

图3是本发明对带橡胶的汽车传动轴支撑件的扭矩T(f)r矢量图。

具体实施方式

下面将参考图1-3对本发明的具体实施方式进行说明。

参照图1-3，提供了一种汽车传动轴支撑件隔振及性能的分析方法，包括两个方面的评价方法：其包括两个性能指标，一个是传动轴支撑件橡胶的隔振性能分析，一个是支撑件扭转动刚度性能分析，如图1所示，所述传动轴包括轴一和轴二，所述两根传动轴之间支撑有带有橡胶的传动轴支撑件，

首先对所述支撑件橡胶隔振率进行分析：

a.参考图3，首先建立传动轴支撑件有限元模型，其中橡胶做三向弹性处理；

b.再参考图2，通过发动机的输出扭矩T(f)e计算出传递到传动轴轴一上的扭矩T(f)a1：

T(f)a1＝T(f)e×Iw

c.作用在支撑件上的扭矩T(f)r大小为：

T(f)r＝T(f)a1×tanθ＝T(f)e×Iw×tanθ，方向如下图(2)所示，方向为绕整车坐标系Z向的扭矩。其中T(f)e为发动机输出的随频率变化的扭矩，Iw为变速器传动比，θ为传动轴轴一与轴二的夹角。

d.在支撑件轴心处施加上述求的绕Z向扭矩，该扭矩的大小为T(f)r；

e.在隔振橡胶上下紧贴的两个面上各输出一个点的整车三向加速度；

通过隔振橡胶上下两个点三个方向的加速度曲线分别求出隔振橡胶三个方向的隔振率；隔振率的评价采用如下表达式

其中a_上表示橡胶传动轴侧的加速度，a_下表示橡胶另一侧传动轴支撑架的加速度，隔振率越高，表示隔振性能越好。

其次进行支撑件扭转动刚度分析：

a.建立传动轴支撑件有限元模型，其中橡胶做刚性处理；

b.在传动轴支撑件中心施加Z向的单位力和绕Z轴的单位扭矩T，施加在传动轴支撑件有限元模型的轴心处；

c.在支撑件中心分布输出Z向的平动位移和绕Z轴的扭角，并对其求倒数，从而得到平动动刚度(N/m)和扭转动刚度(Nm/度)；

d.对其Z向平动动刚度和扭转动刚度进行评价，判断该支撑件是否符合要求；

e.最后对所述汽车传动轴支撑件的隔振性进行判定，隔振率越高则判定支撑件的隔振性能越好；所述平动动刚度和所述扭转动刚度越大，则所述汽车传动轴支撑件性能越好

其中上述方法的第一部分为在扭振的实际工况下，对传动轴支撑件中隔振橡胶隔振率进行分析及评价；上述方法的第二部分提出了“扭转动刚度”这个全新的概念，并对传动轴支撑件扭转动刚度性能进行分析及评价。

相较于现有技术，本发明由于采用Z向单位扭矩作为激励，可以更真实地反映实际工况；分析出支撑件橡胶的隔振率，可以为支撑件橡胶的设计提供指导根据；提出扭转动刚度的概念，可以更准确地表达传动轴支撑件的振动性能。

Claims (1)

1.一种汽车传动轴支撑件性能的判定方法，所述传动轴包括轴一和轴二，所述两根传动轴之间支撑有带橡胶的传动轴支撑件；所述方法首先对所述传动轴支撑件橡胶的隔振性能分析，和对所述支撑件的扭转动刚度性能分析，

其中，对所述传动轴支撑件橡胶的隔振性能分析为：

建立传动轴支撑件有限元模型，所述支撑件橡胶做三向弹性处理；

通过发动机的输出扭矩T(f)e计算出传递到传动轴轴一上的扭矩T(f)a1：T(f)a1＝T(f)e×Iw

作用在支撑件上的扭矩T(f)r大小为：

T(f)r＝T(f)a1×tanθ＝T(f)e×Iw×tanθ，方向为绕整车坐标系的Z向；

其中T(f)e为发动机输出的随频率变化的扭矩，Iw为变速器传动比，θ为传动轴轴一与轴二的夹角；

将计算出来的传动轴支撑件扭矩T(f)r施加在传动轴支撑件有限元模型的轴心处；在支撑件上下连接处输出整车三向的加速度；

根据输出的加速度求出橡胶隔振率，隔振率采用如下表达式：

其中a_上表示橡胶传动轴侧的加速度，a_下表示橡胶另一侧传动轴支撑架的加速度；

另外，所述支撑件扭转动刚度性能分析为：

建立传动轴支撑件有限元模型，其中橡胶做刚性处理；

在传动轴支撑件中心即传动轴支撑件有限元模型的轴心处施加Z向的单位力和绕Z轴的单位扭矩T；

在支撑件中心输出Z向的平动位移和绕Z轴的扭角，并对它们分别求倒数，从而得到平动动刚度(N/m)和扭转动刚度(Nm/度)，

最后对所述汽车传动轴支撑件的隔振性进行判定，所述隔振率越高则判定支撑件的隔振性能越好；所述平动动刚度和所述扭转动刚度越大，则所述汽车传动轴支撑件性能越好。

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