CN104156626B - 传动装置的传动优化方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种传动装置的传动优化方法及系统，传动装置包括依次相连的多个万向节，该方法包括：分别对多个万向节进行传动分析以得到每个万向节对应的传动波动曲线；分别根据相邻两个万向节对应的传动波动曲线得到相邻两个万向节在多个相对布置角度下的传动波动曲线；根据所有的相邻两个万向节在多个相对布置角度下的传动波动曲线得到所有的相邻万向节之间的最优相对布置角度；根据所有的相邻万向节之间的最优相对布置角度对多个万向节进行布置以降低传动装置的传动波动。根据本发明实施例的传动装置的传动优化方法，可以快速、准确地定位到相邻万向节之间布置时的最优相对布置角度，缩短定位时间，节省车型开发时间，并提高车型开发精度。
Description
技术领域
本发明涉及汽车技术领域，特别涉及一种传动装置的传动优化方法及系统。
背景技术
十字轴万向节广泛应用于汽车传动系统、转向系统中，在其他机械领域，十字轴万向节也是最常用的变角度传动装置。通过将两个十字轴万向节串联，调节两个万向节的节叉的相位角，找到最优相位角，可使十字轴万向节的传动波动达到很小。
最优相位角的寻找目前主要借助于多体动力学建模分析的方法，搭建多个不同相位角布置的分析模型，对比分析结果，找到最优相位角布置。上述方式存在以下缺点：分析工作的工作量较大，要找到最优相位角，需要对所有相位角布置进行建模分析。如以1°为最小分析单位，两个万向节串联的机构就需要搭建180个模型，进行180次分析。而当万向节进一步增加时，需要建模和分析的次数呈指数增加。如m(m≥2)个万向节串联时，需要分析180m-1次。用时很长且精度差，影响车型开发效率和质量。
发明内容
本发明旨在至少解决上述技术问题之一。
为此，本发明的一个目的在于提出一种传动装置的传动优化方法。该方法可以快速找到最优相对布置角度，节省车型开发时间。
本发明的另一个目的在于提出一种传动装置的传动优化系统。
为了实现上述目的，本发明的第一方面的实施例公开了一种传动装置的传动优化方法，所述传动装置包括依次相连的多个万向节，所述方法包括以下步骤：分别对所述多个万向节进行传动分析以得到所述每个万向节对应的传动波动曲线；分别根据相邻两个万向节对应的传动波动曲线得到所述相邻两个万向节在多个相对布置角度下的传动波动曲线；根据所有的相邻两个万向节在多个相对布置角度下的传动波动曲线得到所有的相邻万向节之间的最优相对布置角度；以及根据所述所有的相邻万向节之间的最优相对布置角度对所述多个万向节进行布置以降低所述传动装置的传动波动。
根据本发明实施例的传动装置的传动优化方法，可以快速、准确地定位到相邻万向节之间布置时的最优相对布置角度，缩短定位时间，节省车型开发时间，并提高车型开发精度。另外，该方法适用范围广，易于推广。
另外，根据本发明上述实施例的传动装置的传动优化方法还可以具有如下附加的技术特征：
在一些示例中，所述相邻万向节之间的最优相对布置角度指：所述相邻两个万向节中的一个万向节的传动波动曲线的波峰或波谷对应于另一个万向节的传动波动曲线的波谷或波峰时的相对布置角度。
在一些示例中，所述万向节为十字万向节。
在一些示例中，所述多个相对布置角度由用户设定。
在一些示例中，所述对多个万向节进行传动分析是通过多体动力学分析软件进行的。
本发明第二方面的实施例公开了一种传动装置的传动优化系统，所述传动装置包括依次相连的多个万向节，所述系统包括：分析模块，用于分别对所述多个万向节进行传动分析以得到所述每个万向节对应的传动波动曲线；计算模块，用于分别根据相邻两个万向节对应的传动波动曲线得到所述相邻两个万向节在多个相对布置角度下的传动波动曲线；优化模块，用于根据所有的相邻两个万向节在多个相对布置角度下的传动波动曲线得到所有的相邻万向节之间的最优相对布置角度，并根据所述所有的相邻万向节之间的最优相对布置角度对所述多个万向节进行布置以降低所述传动装置的传动波动。
根据本发明实施例的传动装置的传动优化系统，可以快速、准确地定位到相邻万向节之间布置时的最优相对布置角度，缩短定位时间，节省车型开发时间，并提高车型开发精度。另外，该系统结构简单，易于实现。
另外，根据本发明上述实施例的传动装置的传动优化系统还可以具有如下附加的技术特征：
在一些示例中，所述相邻万向节之间的最优相对布置角度指：所述相邻两个万向节中的一个万向节的传动波动曲线的波峰或波谷对应于另一个万向节的传动波动曲线的波谷或波峰时的相对布置角度。
在一些示例中，所述万向节为十字万向节。
在一些示例中，所述多个相对布置角度由用户设定。
在一些示例中，所述分析模块通过多体动力学分析软件对所述多个万向节进行传动分析。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是根据本发明一个实施例的传动装置的传动优化方法的流程图；
图2是根据本发明一个实施例的双十字轴万向节串联机构的示意图；
图3A至图3C是根据本发明另一个实施例的双十字轴万向节在不同的相对布置角度时双十字轴万向节的传动波动曲线示意图；
图4是根据本发明另一个实施例的传动装置的传动优化方法的流程图；以及
图5是根据本发明一个实施例的传动装置的传动优化系统的结构框图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
根据万向节(例如十字轴万向节)的固有传动特性可知，十字轴万向节传动波动曲线的峰值取决于输入轴与输出轴的夹角。
以双十字轴万向节串联机构为例，如图2所示，β1＝15°，β2＝14°，通过调节两个万向节的节叉之间的相位角(即相对布置角度)，使第一个万向节传动达到波峰时，第二个万向节传动刚好达到波谷，这样就使整体输入与输出的传动波动达到最小。
如图3A至3C所示，ω1/ω2为输入端与中间轴的转速波动曲线、ω2/ω3为中间轴与输出端的转速波动曲线、ω1/ω3为输入端与输出端的转速波动曲线(即传动波动曲线)。调整节叉2与节叉3之间的相位角(即相对布置角度)，可实现曲线ω1/ω2与ω2/ω3的不同组合，从而可以得到如图3C中所述的ω1/ω3的较小峰值。当m(m≥2)个万向节(如十字轴万向节)串联时，通过每相邻两个万向节的节叉之间的相位角配合，可使整体的输入与输出的传动波动较小。
基于上述分析，本发明的实施例提供了一种传动装置的传动优化方法及系统。其中，传动装置包括依次相连的多个万向节。在本发明的一个实施例中，所述万向节为十字轴万向节，在以下描述中，均以十字轴万向节为例。
如图1所示，根据本发明一个实施例的传动装置的传动优化方法，包括如下步骤：
步骤S101：分别对多个万向节进行传动分析以得到每个万向节对应的传动波动曲线。如图4所示，m个万向节对应的传动波动曲线为第一个万向节传动波动分析数据D1(x)、第二个万向节传动波动分析数据D2(x)至第m个万向节传动波动分析数据Dm(x)。
例如：通过多体动力学分析软件对多个万向节进行传动分析，从而得到每个万向节对应的传动波动曲线。具体而言，可通过多体动力学分析软件搭建相多体动力学分析模型，通过该模型进行仿真分析，可以得到各个万向节的传动波动曲线。其中，多体动力学分析软件包括但不限于：LMS.MOTION、SIMPACK和RecurDyn。
步骤S102：分别根据相邻两个万向节对应的传动波动曲线得到相邻两个万向节在多个相对布置角度下的传动波动曲线。
如图3A至3C可知，传动波动曲线为周期函数，因此，可取一个周期，如[n，n+180度]范围内的传动波动分析数据。计算n＝1至180时的所有波动曲线的组合，即可得到相邻两个万向节在多个相对布置角度下的传动波动曲线，如图4所示，以第一个万向节和第二个万向节为例，则可以得到前后两个万向节的所有节叉相对布置角度(1-180度)的组合。在该实例中，多个相对布置角度依次相差1度。当然，在本发明的一个实施例中，多个相对布置角度由用户设定，这样一来，如果要得到非整数相位下的波动结果(如10.23°)，只需在仿真分析时将输出数据间隔调整为0.01°。数据组合时以0.01°为最小调整单位，即可得到任意相对布置角度(精确到0.01°)下的传动波动曲线。
步骤S103：根据所有的相邻两个万向节在多个相对布置角度下的传动波动曲线得到所有的相邻万向节之间的最优相对布置角度。即根据前后两个万向节的所有节叉相对布置角度组合得到所有万向节节叉相对布置角度组合，然后对所有万向节节叉相对布置角度进行对比，以得到所有相邻的万向节的节叉的最优相对布置角度。
其中，结合图3C可知，相邻万向节之间的最优相对布置角度指：相邻两个万向节中的一个万向节的传动波动曲线的波峰或波谷对应于另一个万向节的传动波动曲线的波谷或波峰时的相对布置角度。
步骤S104：根据所有的相邻万向节之间的最优相对布置角度对多个万向节进行布置以降低传动装置的传动波动。
根据本发明实施例的传动装置的传动优化方法，可以快速、准确地定位到相邻万向节之间布置时的最优相对布置角度，缩短定位时间，节省车型开发时间，并提高车型开发精度。另外，该方法适用范围广，易于推广。
如图5所示，根据本发明一个实施例的传动装置的传动优化系统500，包括：分析模块510、计算模块520和优化模块530。
其中，分析模块510用于分别对多个万向节进行传动分析以得到每个万向节对应的传动波动曲线，其中，万向节例如为十字万向节。计算模块520用于分别根据相邻两个万向节对应的传动波动曲线得到相邻两个万向节在多个相对布置角度下的传动波动曲线，其中，多个相对布置角度可由用户设定。优化模块530用于根据所有的相邻两个万向节在多个相对布置角度下的传动波动曲线得到所有的相邻万向节之间的最优相对布置角度，并根据所有的相邻万向节之间的最优相对布置角度对多个万向节进行布置以降低传动装置的传动波动。
在本发明的一个实施例中，相邻万向节之间的最优相对布置角度指：相邻两个万向节中的一个万向节的传动波动曲线的波峰或波谷对应于另一个万向节的传动波动曲线的波谷或波峰时的相对布置角度。
在本发明的一个实施例中，分析模块510例如通过但不限于多体动力学分析软件对所述多个万向节进行传动分析。
根据本发明实施例的传动装置的传动优化系统，可以快速、准确地定位到相邻万向节之间布置时的最优相对布置角度，缩短定位时间，节省车型开发时间，并提高车型开发精度。另外，该系统结构简单，易于实现。
需要说明的是，本发明实施例的系统的具体实现方式与方法部分的具体实现方式类似，具体请参见方法部分的描述，为了减少冗余，此处不做赘述。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同限定。
Claims (8)
1.一种传动装置的传动优化方法，其特征在于，所述传动装置包括依次相连的多个万向节，所述方法包括以下步骤：
分别对所述多个万向节进行传动分析以得到每个万向节对应的传动波动曲线；
分别根据相邻两个万向节对应的传动波动曲线得到所述相邻两个万向节在多个相对布置角度下的传动波动曲线；
根据所有的相邻两个万向节在多个相对布置角度下的传动波动曲线得到所有的相邻万向节之间的最优相对布置角度，其中，所述相邻万向节之间的最优相对布置角度指：所述相邻两个万向节中的一个万向节的传动波动曲线的波峰或波谷对应于另一个万向节的传动波动曲线的波谷或波峰时的相对布置角度；以及
根据所述所有的相邻万向节之间的最优相对布置角度对所述多个万向节进行布置以降低所述传动装置的传动波动。
2.根据权利要求1所述的传动装置的传动优化方法，其特征在于，所述万向节为十字万向节。
3.根据权利要求1或2所述的传动装置的传动优化方法，其特征在于，所述多个相对布置角度由用户设定。
4.根据权利要求1或2所述的传动装置的传动优化方法，其特征在于，所述对多个万向节进行传动分析是通过多体动力学分析软件进行的。
5.一种传动装置的传动优化系统，其特征在于，所述传动装置包括依次相连的多个万向节，所述系统包括：
分析模块，用于分别对所述多个万向节进行传动分析以得到每个万向节对应的传动波动曲线；
计算模块，用于分别根据相邻两个万向节对应的传动波动曲线得到所述相邻两个万向节在多个相对布置角度下的传动波动曲线；
优化模块，用于根据所有的相邻两个万向节在多个相对布置角度下的传动波动曲线得到所有的相邻万向节之间的最优相对布置角度，其中，所述相邻万向节之间的最优相对布置角度指：所述相邻两个万向节中的一个万向节的传动波动曲线的波峰或波谷对应于另一个万向节的传动波动曲线的波谷或波峰时的相对布置角度，并根据所述所有的相邻万向节之间的最优相对布置角度对所述多个万向节进行布置以降低所述传动装置的传动波动。
6.根据权利要求5所述的传动装置的传动优化系统，其特征在于，所述万向节为十字万向节。
7.根据权利要求5或6所述的传动装置的传动优化系统，其特征在于，所述多个相对布置角度由用户设定。
8.根据权利要求5或6所述的传动装置的传动优化系统，其特征在于，所述分析模块通过多体动力学分析软件对所述多个万向节进行传动分析。
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| 十字轴万向传动轴输出角速度特性分析;马晓三;《机械科学与技术》;20111031;第30卷(第10期);第1766-1770页 * |
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