CN107133421B - 一种湿式双离合器自动变速箱齿轮敲击仿真方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种湿式双离合器自动变速箱齿轮敲击仿真方法及系统，该方法包括：预先收集素材，所述素材包括：动力传动系的结构原理图、传动部件的关键参数和各齿轴系的三维模型，使得本发明可以预先利用动力传动系的结构原理图，根据集中质量法构建整个动力传动系的敲击仿真模型，然后根据所述素材构建动力传动系中各部件的质量等效模型，接着根据各部件的质量等效模型构建各部件的子模型；将各部件的子模型及传动部件的关键参数的值输入所述敲击仿真模型，由于传动系的扭转振动是齿轮敲击产生的重要因素，各部件的子模型及传动部件的关键参数能简洁且准确的反映扭转振动，使得本发明可以对各种不同工况下动力传动系进行齿轮敲击仿真。

Description

一种湿式双离合器自动变速箱齿轮敲击仿真方法及系统

技术领域

本发明涉及计算机仿真技术领域，特别涉及一种湿式双离合器自动变速箱齿轮敲击仿真方法及系统。

背景技术

变速箱是车辆动力传动系统的核心部件之一，其任务是将从发动机获得的动力进行变换并传递至驱动车轮上，从而满足车辆行驶的要求。

由于发动机的燃气爆发压力是周期性不断变化的，加之活塞往复运动所产生的不平衡惯性力，导致发动机的输出扭矩不稳定，输出转速呈周期性波动。变速箱内的齿轮之间存在啮合间隙，主动齿轮的受到发动机转速波动的影响，轻载或空载从动齿轮在惯性力作用下，齿面会出现脱离、接触的重复冲击，引起变速箱内部产生“咔嗒声”即发出齿轮相互敲击的噪声。齿轮间的敲击振动，通过齿轮轴和轴承等传至变速箱体，引起变速箱壳体的薄壁振动，经悬置、换档拉丝、驻车拉索等结构路径传递到车内引起噪声。

在汽车工业飞速发展的今天，汽车已不仅仅是代步工具，用户对车辆的乘坐舒适性的要求也越来越高，汽车的噪声、振动与声振粗糙度(Noise，Vibration and Harshness，NVH)品质越来越受到重视。变速箱的敲击噪声是影响整车NVH性能的重要因素之一，将NVH设计融入产品的正向开发设计过程，在产品设计之初进行敲击噪声分析，并通过优化设计来消除或降低齿轮敲击噪声已经成为汽车设计厂家的必然选择。

现有技术对齿轮敲击现象的分析计算主要对单对齿轮副建立数学模型，如图1所示，为现有技术对单对齿轮副建立数学模型，其主要考虑齿轮啮合刚度与阻尼，采用经验公式进行得到非承载的空套齿轮一部分浸泡在润滑油中产生的搅油阻力矩，通过齿轮敲击门槛值理论分析转速波动、齿侧间隙、惯量对敲击噪声的影响。而实际上，齿轮敲击不仅仅是单对齿轮副的问题，它还包含了飞轮、离合器及轴系等部件的动态刚度、齿轮滚动与滑动阻力、湿式离合器油液的拖曳扭矩、传动系的模态与扭振等多方面非线性因素的一个系统问题。

由于当前分析方法的不足，导致产品开发至试验阶段发生齿轮敲击噪声的现象也很多，使设计反复次数多，模具开发费用高，开发周期长，或通过多次试验来调整噪声传递路径的方法来降低敲击噪声，但不能从根源上消除或降低敲击噪声。

发明内容

本发明提供了一种湿式双离合器自动变速箱齿轮敲击仿真方法及系统，解决现有技术不能从根源上消除或降低敲击噪声的问题。

本发明提供了一种湿式双离合器自动变速箱齿轮敲击仿真方法，包括：

预先收集素材，所述素材包括：动力传动系的结构原理图、传动部件的关键参数和各齿轴系的三维模型；

预先利用动力传动系的结构原理图，根据集中质量法构建敲击仿真模型；

根据所述素材构建动力传动系中各部件的质量等效模型；

根据各部件的质量等效模型构建各部件的子模型，子模型为部件的数学计算模型，是一组数学方程的集合；

将各部件的子模型及传动部件的关键参数的值输入所述敲击仿真模型，对各种不同工况下动力传动系进行齿轮敲击仿真。

优选地，所述方法还包括：

将传动部件的关键参数的值输入所述敲击仿真模型时，将传动部件的关键参数设为变量；

通过改变各变量的值获取各关键参数对齿轮敲击影响的影响程度；

根据所述影响程度确定齿轮敲击影响的各主要参数；

确定最优的各主要参数的值；

所述将各部件的子模型及传动部件的关键参数的值输入所述敲击仿真模型包括：

将各部件的子模型及传动部件的各主要参数的值输入所述敲击仿真模型。

优选地，所述方法还包括：

在对各种不同工况下动力传动系进行齿轮敲击仿真之后，根据各种不同工况下实际的敲击特性获取敲击仿真结果的偏差度；

如果偏差度大于设定阈值，则对敲击仿真模型的参数进行调整，直至实际的敲击特性与敲击仿真结果的偏差度小于设定阈值。

优选地，所述方法还包括：

在对动力传动系进行齿轮敲击仿真时，通过PID控制调整车辆负载的数值，使得发动机转速处于预设转速范围，以对特定工况下动力传动系进行齿轮敲击仿真。

优选地，所述根据所述素材构建动力传动系中各部件的质量等效模型包括：

将各部件的质量集中等效为转动惯量，包括：飞轮的转动惯量与离合器主动盘转动惯量等效为一个转动惯量，湿式双离合器的从动盘分别等效为一个转动惯量，轴以及与该轴一体或通过花键连接的齿轮、同步器的转动惯量等效为一个转动惯量，传动轴及半轴分别等效为一个转动惯量，变速箱齿轮系中的从动齿轮及车辆的车轮作为参数直接输入，其中，飞轮模型包括：单质量飞轮模型和双质量飞轮模型，如果是单质量飞轮，则定义单质量飞轮的转动惯量和内部阻尼，如果是双质量飞轮，则将次级飞轮的转动惯量与离合器主动盘的转动惯量等效为一个旋转质量；

各个轴的扭转刚度及阻尼通过旋转弹簧阻尼元件定义；

通过仿真软件中的多片式离合器模型构建离合器的质量等效模型，其中，离合器的油压为输入的实际数值，或根据离合器的实际液压腔的结构来构建压力腔、活塞、回位弹簧及平衡腔模型进行动态压力控制；

添加变速箱轴系与空套齿轮的支撑轴承元件，以计算轴承在各个工况下由于摩擦而导致的功率与扭矩损失。

优选地，所述传动部件的关键参数包括：

发动机各工况下的扭振谐次数据，双质量飞轮的各级刚度、结构参数与工作区间角，湿式双离合器结构参数、结合压力、动静态摩擦系数与拖曳扭矩数表，齿轮的啮合刚度、几何尺寸、浸油高度，轴承的类型、几何尺寸及摩擦系数，各旋转部件的等效转动惯量及刚度值；

所述发动机各工况下的扭振谐次数据通过使用仿真软件搭建发动机模型计算得到，或使用仿真软件根据发动机在各工况下的气缸爆发压力数据、曲轴连杆与活塞的设计参数计算获取；

拖曳扭矩数表通过层流粘滞流体的剪切力计算公式或实验获取。

优选地，所述子模型包括：

湿式离合器的子模型选择动-静摩擦过渡的数学模型。

优选地，所述敲击仿真模型的输出结果包括以下任意一种或多种：

各部件的转速与角加速度，传动系统的各阶模态频率值，齿轮的接触力，齿侧的相对位移，齿轮的滚动与滑动损失、搅油损失、端面摩擦损失及与同步环的摩擦损失，轴承的摩擦损失。

优选地，所述方法还包括：

根据所述敲击仿真模型的输出结果评价飞轮与湿式离合器的减振能力、各部件的转速波动与角加速度、动力传动系的扭振频率，及各部件的模态贡献量、空套齿轮的敲击形式、齿轮接触力。

相应地，本发明还提供了一种湿式双离合器自动变速箱齿轮敲击仿真系统，包括：收集模块，用于预先收集素材，所述素材包括：动力传动系的结构原理图、传动部件的关键参数和各齿轴系的三维模型；

敲击仿真模型构建模块，用于预先利用动力传动系的结构原理图，根据集中质量法构建敲击仿真模型；

质量等效模型构建模块，用于根据所述素材构建动力传动系中各部件的质量等效模型；

子模型构建模块，用于根据各部件的质量等效模型构建各部件的子模型，子模型为部件的数学计算模型，是一组数学方程的集合；

仿真模块，用于将各部件的子模型及传动部件的关键参数的值输入所述敲击仿真模型，对各种不同工况下动力传动系进行齿轮敲击仿真。

本发明提供的一种湿式双离合器自动变速箱齿轮敲击仿真方法及系统，包括：预先收集素材，所述素材包括：动力传动系的结构原理图、传动部件的关键参数和各齿轴系的三维模型，该素材中包含完整的动力传动系的结构原理图，使得本发明可以预先利用动力传动系的结构原理图，根据集中质量法构建整个动力传动系的敲击仿真模型，而非仅建立单对齿轮副的敲击仿真模型，然后根据所述素材构建动力传动系中各部件的质量等效模型，接着根据各部件的质量等效模型构建各部件的子模型；将各部件的子模型及传动部件的关键参数的值输入所述敲击仿真模型，由于传动系的扭转振动是齿轮敲击产生的重要因素，各部件的子模型及传动部件的关键参数能简洁且准确的反映扭转振动，使得本发明可以对各种不同工况下动力传动系进行齿轮敲击仿真。

进一步地，本发明实施例提供的湿式双离合器自动变速箱齿轮敲击仿真方法及系统，所述方法还包括：将传动部件的关键参数的值输入所述敲击仿真模型时，将传动部件的关键参数设为变量，这样使得本发明可以通过改变各变量的值获取各关键参数对齿轮敲击影响的影响程度，然后根据所述影响程度确定齿轮敲击影响的各主要参数，这样可以有效降低后续进行仿真需要确定的参数的量，大大降低了计算量，有效提升仿真效率。

进一步地，本发明实施例提供的湿式双离合器自动变速箱齿轮敲击仿真方法及系统，所述方法还可以进一步对模型的参数进行校正，例如，通过实验来验证模型的仿真结果是否正确，如果不正确，则表明模型的参数不合适，通过修正参数来使得模型的仿真结果更准确。

进一步地，本发明实施例提供的湿式双离合器自动变速箱齿轮敲击仿真方法及系统，在对动力传动系进行齿轮敲击仿真时，由于不同工况下，例如发动机转速在不同负载时不一样，而实际应用中可能需计算发动机在特定工况下的齿轮敲击情况。本发明通过PID控制调整车辆负载的数值，使得发动机转速处于预设转速范围，因此，可以对特定工况下动力传动系进行齿轮敲击仿真。

进一步地，本发明实施例提供的湿式双离合器自动变速箱齿轮敲击仿真方法及系统，可以根据所述敲击仿真模型的输出结果评价飞轮与湿式离合器的减振能力、各部件的转速波动与角加速度、动力传动系的扭振频率，及各部件的模态贡献量、空套齿轮的敲击形式、齿轮接触力。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术对单对齿轮副建立数学模型；

图2为根据本发明实施例提供的湿式双离合器自动变速箱齿轮敲击仿真方法的第一种流程图；

图3为根据本发明实施例提供的敲击仿真模型的一种示意图；

图4为根据本发明实施例提供的一种旋转质量元件的子模型的示意图；

图5为根据本发明实施例提供的湿式双离合器自动变速箱齿轮敲击仿真方法的第二种流程图；

图6为根据本发明实施例提供的湿式双离合器自动变速箱齿轮敲击仿真方法的第三种流程图；

图7为根据本发明实施例提供的湿式双离合器自动变速箱齿轮敲击仿真方法的第四种流程图；

图8为根据本发明实施例提供的湿式双离合器自动变速箱齿轮敲击仿真系统的第一种结构示意图。

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参数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，而不能解释为对本发明的限制。

本发明的目的是提出一种准确、高效的对湿式双离合器的自动变速箱进行齿轮敲击仿真方法，用于更好的指导变速箱产品设计，以提高开发效率，节约开发成本。本发明提供的模型包含传动系各部件的转动惯量、刚度、阻尼、接触关系及各项损失，应用商用软件AMESim，依据动力传动系总成实际结构，按各部件及其联接关系建立基于湿式双离合器自动变速箱动力传动系的扭振的敲击仿真模型，模型的激励来自于发动机输入至飞轮端的动态扭矩与转速波动。通过仿真计算可以确定传动系的模态与扭振、各档齿轮的转速波动、加速度波动、接触力与齿侧相对位移、敲击频率与敲击形式等，通过对关键参数进行优化，确定最优的部件设计与匹配方案。齿轮敲击仿真可以在产品开发过程中指导设计完成如下工作，包括单双质量飞轮参数匹配、湿式双离合器拖曳扭矩优化、齿轮侧隙及空套转动惯量的优化等。齿轮敲击仿真能够进行多种不同工况的计算，时间短、成本低，获得比试验更加全面的信息，能够准确、高效确定动力传动系的关键设计参数。

为了更好的理解本发明的技术方案和技术效果，以下将结合流程示意图对具体的实施例进行详细的描述。如图2所示，为根据本发明实施例提供的湿式双离合器自动变速箱齿轮敲击仿真方法的第一种流程图，该方法可以包括以下步骤：

步骤S01，预先收集素材，所述素材包括：动力传动系的结构原理图、传动部件的关键参数和各齿轴系的三维模型。

在本实施例中，所述传动部件的关键参数可以包括：发动机各工况下的扭振谐次数据，双质量飞轮的各级刚度、结构参数与工作区间角，湿式双离合器结构参数、结合压力、动静态摩擦系数与拖曳扭矩数表，齿轮的啮合刚度、几何尺寸、浸油高度，轴承的类型、几何尺寸及摩擦系数，各旋转部件的等效转动惯量及刚度值。

其中，所述发动机各工况下的扭振谐次数据通过使用AMESim搭建发动机模型计算得到，或使用AMESim根据发动机在各工况下的气缸爆发压力数据、曲轴连杆与活塞的设计参数计算获取；拖曳扭矩数表通过层流粘滞流体的剪切力计算公式或实验获取。

步骤S02，预先利用动力传动系的结构原理图，根据集中质量法构建敲击仿真模型。

在本实施例中，如图3所示，为根据本发明实施例提供的敲击仿真模型的一种示意图。具体地，在AMESim软件中搭建动力传动系齿轮敲击仿真模型，并对系统和各个部件进行参数化。所述敲击仿真模型的输出结果包括以下任意一种或多种：各部件的转速与角加速度，传动系统的各阶模态频率值，齿轮的接触力，齿侧的相对位移，齿轮的滚动与滑动损失、搅油损失、端面摩擦损失及与同步环的摩擦损失，轴承的摩擦损失。

步骤S03，根据所述素材构建动力传动系中各部件的质量等效模型。

在本实施例中，由于传动系的扭转振动是齿轮敲击产生的重要因素，因此，将各部件的质量集中等效为旋转质量，即转动惯量(等效惯量)。

在一个具体实施例中，将各部件的质量集中等效为转动惯量，包括：飞轮的转动惯量与离合器主动盘转动惯量等效为一个转动惯量，湿式双离合器的从动盘分别等效为一个转动惯量，轴以及与该轴一体或通过花键连接的齿轮、同步器的转动惯量等效为一个转动惯量，传动轴及半轴分别等效为一个转动惯量，变速箱齿轮系中的从动齿轮及车辆的车轮作为参数直接输入，其中，飞轮模型包括：单质量飞轮模型和双质量飞轮模型，如果是单质量飞轮，则定义单质量飞轮的转动惯量和内部阻尼，如果是双质量飞轮，则将次级飞轮的转动惯量与离合器主动盘的转动惯量等效为一个旋转质量；轴系的刚度与阻尼对动力传动系的扭转模态与振动衰减影响较大，仿真模型中各个轴的扭转刚度及阻尼通过旋转弹簧阻尼元件定义；通过AMESim仿真软件中的多片式离合器模型构建离合器的质量等效模型，其中，离合器的油压为输入的实际数值，或根据离合器的实际液压腔结构构建压力腔、活塞、回位弹簧及平衡腔模型进行动态压力控制；添加变速箱轴系与空套齿轮的支撑轴承元件，以计算轴承在各个工况下由于摩擦而导致的功率与扭矩损失。

需要说明的是，由于模型中的齿轮已经考虑了齿数，所以各部件的旋转质量按其实际的旋转中心计算得到输入即可，不需要再按档位及传动比进行等效计算。

步骤S04，根据各部件的质量等效模型构建各部件的子模型。

在本实施例中，子模型也就是部件的数学计算模型，是一组数学方程的集合。下图为一个简单的旋转质量元件子模型，其输入为扭矩，输出为转速，子模型内部的数学方程就是根据两端的扭矩差值与旋转惯量的大小计算旋转元件的加速度，并通过对加速度积分计算出旋转元件的速度。一个部件可能有一个或多个子模型与它关联。如双质量飞轮的子模型只有一个子模型可用。而湿式多片式离合器则依据是否考虑油液温度、摩擦类型、拖曳扭矩的计算方法等影响因素有多个子模型可选择。如图4所示，为根据本发明实施例提供的一种旋转质量元件的子模型的示意图。

本发明中湿式离合器的子模型选择动-静摩擦过渡的reset-integrator摩擦数学模型，用来描述离合器工作在滑动摩擦和静摩擦之间；而离合器拖曳扭矩则可以选择层流粘滞流体的剪切力计算公式来计算，也可以选择直接将试验得到的拖曳扭矩数表输入到模型中。

步骤S05，将各部件的子模型及传动部件的关键参数的值输入所述敲击仿真模型，对各种不同工况下动力传动系进行齿轮敲击仿真。

在本实施例中，如果设定的变量过多，则可以采用批处理计算与DOE分析，确定关键参数对齿轮敲击的敏感度和定义关键参数的取值范围。敲击仿真模型通过计算可以输出各部件的转速与角加速度，传动系统的各阶模态频率值，齿轮的接触力，齿侧的相对位移，齿轮的滚动与滑动损失、搅油损失、端面摩擦损失及与同步环的摩擦损失，轴承的摩擦损失等数据。传动部件的关键参数的值可以根据经验获取或通过实验进行标定。

在一个具体实施例中，对某湿式双离合器变速箱动力传动系进行齿轮敲击仿真。首先收集动力传动系的结构原理图、传动部件关键参数和变速箱齿轴系的三维数模，包括所匹配发动机的输出扭矩、双质量飞轮的转动惯量与各级扭转刚度、湿式双离合器的结构参数与摩擦特性、变速箱润滑油属性、齿轮几何参数与浸油高度、轴承几何参数与摩擦系数、车辆平动质量与驱动方式、车轮的转动惯量与滚动半径、变速箱齿轴系与驱动轴以及半轴的三维模型；然后依据动力传动系结构原理图，结合集中质量法合理等效相关转动惯量，搭建敲击仿真模型；设置各部件的子模型并输入仿真参数。仿真计算可分为三个步骤：

(1)直接进行当前设计状态下的各输入参数仿真计算，分析当前设计状态下的飞轮与离合器的减振能力、传动系的扭振模态与各部件的模态贡献量大小、齿轮敲击形式、敲击力的大小。

(2)分别将双质量飞轮两级飞轮间弹簧刚度、初次级飞轮转动惯量、空套齿轮的转动惯量、齿侧间隙等关键参数设为变量，进行仿真，分析各关键参数对齿轮敲击影响的影响程度。

(3)同步将这些关键参数设置为变量进行仿真，通过DOE方法确定最优的参数匹配方案。

本发明提供的湿式双离合器自动变速箱齿轮敲击仿真方法包括：预先收集素材，所述素材包括：动力传动系的结构原理图、传动部件的关键参数和各齿轴系的三维模型，该素材中包含完整的动力传动系的结构原理图，使得本发明可以预先利用动力传动系的结构原理图，根据集中质量法构建整个动力传动系的敲击仿真模型，而非仅建立单对齿轮副的敲击仿真模型，然后根据所述素材构建动力传动系中各部件的质量等效模型，接着根据各部件的质量等效模型构建各部件的子模型；将各部件的子模型及传动部件的关键参数的值输入所述敲击仿真模型，由于传动系的扭转振动是齿轮敲击产生的重要因素，各部件的子模型及传动部件的关键参数能简洁且准确的反映扭转振动，使得本发明可以对各种不同工况下动力传动系进行齿轮敲击仿真。

如图5所示，为根据本发明实施例提供的湿式双离合器自动变速箱齿轮敲击仿真方法的第二种流程图。

在本实施例中，所述方法还包括：

步骤S31，将传动部件的关键参数的值输入所述敲击仿真模型时，将传动部件的关键参数设为变量。

在本实施例中，由于验证诸多需要仿真的参数的值需要耗费大量的计算，但是部分参数并不会对仿真结果带来大的影响，即这些参数可能需要大量的计算，但是并不会影响计算结果，因此，可以选筛选出对仿真结果影响明显的参数，将其设为变量，以便大幅减少计算量。

步骤S32，通过改变各变量的值获取各关键参数对齿轮敲击影响的影响程度。

在本实施例中，通过改变各变量的值，来观察仿真结果的变化程度，以此来判断各关键参数对仿真结果影响的大小。

步骤S33，根据所述影响程度确定齿轮敲击影响的各主要参数。

步骤S34，确定最优的各主要参数的值。

具体地，将这些关键参数设置为变量进行仿真，通过DOE方法确定最优的参数匹配方案。

进一步地，所述方法还可以包括：根据所述敲击仿真模型的输出结果评价飞轮与湿式离合器的减振能力、各部件的转速波动与角加速度、动力传动系的扭振频率，及各部件的模态贡献量、空套齿轮的敲击形式、齿轮接触力。

在一个具体实施例中，仿真结果可结合相关试验结果对模型中的粘滞系数、阻尼、摩擦系数这些经验参数进行标定。如果仿真结果不满足评价目标要求，则可以对子模型进行调整，例如调整飞轮的转动惯量、刚度和阻尼参数，空套齿轮的转动惯量、侧隙，变速箱油液的黏度参数，然后重新进行，直至结果满足要求。

如图6所示，为根据本发明实施例提供的湿式双离合器自动变速箱齿轮敲击仿真方法的第三种流程图。

由于模型参数的初始值是根据经验或实验而定，可能存在一定误差，此外，不同的环境下模型的准确度可能受到一定的影响，因此，需要对模型的参数进行标定以确保模型的仿真结果的准确度。在本实施例中，所述方法还包括：

步骤S41，在对各种不同工况下动力传动系进行齿轮敲击仿真之后，根据各种不同工况下实际的敲击特性获取敲击仿真结果的偏差度。

步骤S42，如果偏差度大于设定阈值，则对敲击仿真模型的参数进行调整，直至实际的敲击特性与敲击仿真结果的偏差度小于设定阈值。

其中，该设定阈值可以是根据实际需求，例如，实际不允许误差超过3％，则该设定阈值可以据此而定。例如，若有准确的双质量飞轮与离合器的减振性能试验、离合器拖曳扭矩测试试验或某一工况下的传动系敲击试验等相关试验结果数据，可在敲击仿真完成后对模型进行标定，通过标定模型中的阻尼、摩擦系数、粘滞系数来使仿真结果与试验结果相接近。

本发明实施例提供的湿式双离合器自动变速箱齿轮敲击仿真方法及系统，可以通过改变各变量的值获取各关键参数对齿轮敲击影响的影响程度，然后根据所述影响程度确定齿轮敲击影响的各主要参数，这样可以有效降低后续进行仿真需要确定的参数的量，大大降低了计算量，有效提升仿真效率。

如图7所示，为根据本发明实施例提供的湿式双离合器自动变速箱齿轮敲击仿真方法的第四种流程图。

在本实施例中，所述方法还包括：

步骤S51，在对动力传动系进行齿轮敲击仿真时，通过PID控制调整车辆负载的数值，使得发动机转速处于预设转速范围，以对特定工况下动力传动系进行齿轮敲击仿真。

在本实施例中，工况可以为发动机在各种转速及油门开度下的工况，如果想计算发动机某一特定转速下的齿轮敲击现象，可以通过PID控制进行飞轮端的转速控制，例如，PID控制以给定的发动机转速与初级飞轮旋转惯量处转速的差值为控制偏差，将偏差的比例(P)、积分(I)和微分(D)通过线性组合构成控制量，控制仿真模型中的车辆负载值使发动机转速稳定在给定的转速值。

相应地，本发明还提供了与上述方法对应的湿式双离合器自动变速箱齿轮敲击仿真系统，如图8所示，为根据本发明实施例提供的湿式双离合器自动变速箱齿轮敲击仿真系统的第一种结构示意图，该系统可以包括：

收集模块601，用于预先收集素材，所述素材包括：动力传动系的结构原理图、传动部件的关键参数和各齿轴系的三维模型。

敲击仿真模型构建模块602，用于预先利用动力传动系的结构原理图，根据集中质量法构建敲击仿真模型。

质量等效模型构建模块603，用于根据所述素材构建动力传动系中各部件的质量等效模型。

子模型构建模块604，用于根据各部件的质量等效模型构建各部件的子模型。

仿真模块605，用于将各部件的子模型及传动部件的关键参数的值输入所述敲击仿真模型，对各种不同工况下动力传动系进行齿轮敲击仿真。

需要说明的是，该湿式双离合器自动变速箱齿轮敲击仿真系统还可以进一步包括：

主要参数确定模块，可以包括：变量设置单元，用于将传动部件的关键参数的值输入所述敲击仿真模型时，将传动部件的关键参数设为变量；影响程度获取单元，用于通过改变各变量的值获取各关键参数对齿轮敲击影响的影响程度；主要参数确定单元，用于根据所述影响程度确定齿轮敲击影响的各主要参数；优化单元，用于确定最优的各主要参数的值。这样可以有效地减少变量的个数，且不会遗漏主要变量导致仿真精度不高或不准确的问题。

参数修正模块，包括：偏差度获取单元，用于在对各种不同工况下动力传动系进行齿轮敲击仿真之后，根据各种不同工况下实际的敲击特性获取敲击仿真结果的偏差度；参数修正单元，用于如果偏差度大于设定阈值，则对敲击仿真模型的参数进行调整，直至实际的敲击特性与敲击仿真结果的偏差度小于设定阈值。

PID控制模块，用于在对动力传动系进行齿轮敲击仿真时，通过PID控制调整车辆负载的数值，使得发动机转速处于预设转速范围，以对特定工况下动力传动系进行齿轮敲击仿真。

其中，质量等效模型构建模块包括：质量等效单元，用于将各部件的质量集中等效为转动惯量，包括：飞轮的转动惯量与离合器主动盘转动惯量等效为一个转动惯量，湿式双离合器的从动盘分别等效为一个转动惯量，轴以及与该轴一体或通过花键连接的齿轮、同步器的转动惯量等效为一个转动惯量，传动轴及半轴分别等效为一个转动惯量，变速箱齿轮系中的从动齿轮及车辆的车轮作为参数直接输入，其中，飞轮模型包括：单质量飞轮模型和双质量飞轮模型，如果是单质量飞轮，则定义单质量飞轮的转动惯量和内部阻尼，如果是双质量飞轮，则将次级飞轮的转动惯量与离合器主动盘的转动惯量等效为一个旋转质量；刚度及阻尼定义单元，用于将各个轴的扭转刚度及阻尼通过旋转弹簧阻尼元件定义，这是由于轴系的刚度与阻尼对动力传动系的扭转模态与振动衰减影响较大；离合器模型构建单元，用于通过AMESim仿真软件中的多片式离合器模型构建离合器的质量等效模型，其中，离合器的油压为输入的实际数值，或根据离合器的实际液压腔结构构建压力腔、活塞、回位弹簧及平衡腔模型进行动态压力控制；功率与扭矩损伤单元，用于添加变速箱轴系与空套齿轮的支撑轴承元件，用来计算轴承在各个工况下由于摩擦而导致的功率与扭矩损失。

其中，所述传动部件的关键参数包括：发动机各工况下的扭振谐次数据，双质量飞轮的各级刚度、结构参数与工作区间角，湿式双离合器结构参数、结合压力、动静态摩擦系数与拖曳扭矩数表，齿轮的啮合刚度、几何尺寸、浸油高度，轴承的类型、几何尺寸及摩擦系数，各旋转部件的等效转动惯量及刚度值；所述发动机各工况下的扭振谐次数据通过使用AMESim搭建发动机模型计算得到，或使用AMESim根据发动机在各工况下的气缸爆发压力数据、曲轴连杆与活塞的设计参数计算获取；拖曳扭矩数表通过层流粘滞流体的剪切力计算公式或实验获取。

所述子模型构建模块具体用于选择动-静摩擦过渡的数学模型构建湿式离合器的子模型。

需要说明的是，所述敲击仿真模型的输出结果包括以下任意一种或多种：各部件的转速与角加速度，传动系统的各阶模态频率值，齿轮的接触力，齿侧的相对位移，齿轮的滚动与滑动损失、搅油损失、端面摩擦损失及与同步环的摩擦损失，轴承的摩擦损失。

优选地，所述系统还包括：评价模块，用于根据所述敲击仿真模型的输出结果评价飞轮与湿式离合器的减振能力、各部件的转速波动与角加速度、动力传动系的扭振频率，及各部件的模态贡献量、空套齿轮的敲击形式、齿轮接触力。

在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。

本领域那些技术人员可以理解，可以对实施例中的装置中的模块进行自适应性地改变并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个设备中。可以把实施例中的模块或单元或组件组合成一个模块或单元或组件，以及此外可以把它们分成多个子模块或子单元或子组件。除了这样的特征和/或过程或者单元中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。

此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在下面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。

本发明的各个部件实施例可以以硬件实现，或者以在一个或者多个处理器上运行的软件模块实现，或者以它们的组合实现。本领域的技术人员应当理解，可以在实践中使用微处理器或者数字信号处理器(DSP)来实现根据本发明实施例的用于多操作端远程操控单操作对象的系统中的一些或者全部功能。本发明还可以实现为用于执行这里所描述的方法的一部分或者全部的设备或者系统程序(如计算机程序和计算机程序产品)。这样的实现本发明的程序可以存储在计算机可读介质上，或者可以具有一个或者多个信号的形式。这样的信号可以从因特网的网站上下载得到，也可以在载体信号上提供，或者以任何其他形式提供。

应该注意的是，上述实施例是对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或者步骤等。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本发明可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干系统的单元权利要求中，这些系统中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。

Claims (10)

1.一种湿式双离合器自动变速箱齿轮敲击仿真方法，其特征在于，包括：

预先收集素材，所述素材包括：动力传动系的结构原理图、传动部件的关键参数和各齿轴系的三维模型；

预先利用动力传动系的结构原理图，根据集中质量法构建敲击仿真模型；

根据所述素材构建动力传动系中各部件的质量等效模型；

根据各部件的质量等效模型构建各部件的子模型，子模型为部件的数学计算模型，是一组数学方程的集合；

将各部件的子模型及传动部件的关键参数的值输入所述敲击仿真模型，对各种不同工况下动力传动系进行齿轮敲击仿真。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

将传动部件的关键参数的值输入所述敲击仿真模型时，将传动部件的关键参数设为变量；

通过改变各变量的值获取各关键参数对齿轮敲击影响的影响程度；

根据所述影响程度确定齿轮敲击影响的各主要参数；

确定最优的各主要参数的值；

所述将各部件的子模型及传动部件的关键参数的值输入所述敲击仿真模型包括：

将各部件的子模型及传动部件的各主要参数的值输入所述敲击仿真模型。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

在对各种不同工况下动力传动系进行齿轮敲击仿真之后，根据各种不同工况下实际的敲击特性获取敲击仿真结果的偏差度；

如果偏差度大于设定阈值，则对敲击仿真模型的参数进行调整，直至实际的敲击特性与敲击仿真结果的偏差度小于设定阈值。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

在对动力传动系进行齿轮敲击仿真时，通过PID控制调整车辆负载的数值，使得发动机转速处于预设转速范围，以对特定工况下动力传动系进行齿轮敲击仿真。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述素材构建动力传动系中各部件的质量等效模型包括：

将各部件的质量集中等效为转动惯量，包括：飞轮的转动惯量与离合器主动盘转动惯量等效为一个转动惯量，湿式双离合器的从动盘分别等效为一个转动惯量，轴以及与该轴一体或通过花键连接的齿轮、同步器的转动惯量等效为一个转动惯量，传动轴及半轴分别等效为一个转动惯量，变速箱齿轮系中的从动齿轮及车辆的车轮作为参数直接输入，其中，飞轮模型包括：单质量飞轮模型和双质量飞轮模型，如果是单质量飞轮，则定义单质量飞轮的转动惯量和内部阻尼，如果是双质量飞轮，则将次级飞轮的转动惯量与离合器主动盘的转动惯量等效为一个旋转质量；

各个轴的扭转刚度及阻尼通过旋转弹簧阻尼元件定义；

通过仿真软件中的多片式离合器模型构建离合器的质量等效模型，其中，离合器的油压为输入的实际数值，或根据离合器的实际液压腔的结构来构建压力腔、活塞、回位弹簧及平衡腔模型进行动态压力控制；

添加变速箱轴系与空套齿轮的支撑轴承元件，以计算轴承在各个工况下由于摩擦而导致的功率与扭矩损失。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述传动部件的关键参数包括：

发动机各工况下的扭振谐次数据，双质量飞轮的各级刚度、结构参数与工作区间角，湿式双离合器结构参数、结合压力、动静态摩擦系数与拖曳扭矩数表，齿轮的啮合刚度、几何尺寸、浸油高度，轴承的类型、几何尺寸及摩擦系数，各旋转部件的等效转动惯量及刚度值；

所述发动机各工况下的扭振谐次数据通过使用仿真软件搭建发动机模型计算得到，或使用仿真软件根据发动机在各工况下的气缸爆发压力数据、曲轴连杆与活塞的设计参数计算获取；

拖曳扭矩数表通过层流粘滞流体的剪切力计算公式或实验获取。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述子模型包括：

湿式离合器的子模型选择动-静摩擦过渡的数学模型。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述敲击仿真模型的输出结果包括以下任意一种或多种：

各部件的转速与角加速度，传动系统的各阶模态频率值，齿轮的接触力，齿侧的相对位移，齿轮的滚动与滑动损失、搅油损失、端面摩擦损失及与同步环的摩擦损失，轴承的摩擦损失。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

根据所述敲击仿真模型的输出结果评价飞轮与湿式离合器的减振能力、各部件的转速波动与角加速度、动力传动系的扭振频率，及各部件的模态贡献量、空套齿轮的敲击形式、齿轮接触力。

10.一种湿式双离合器自动变速箱齿轮敲击仿真系统，其特征在于，包括：

收集模块，用于预先收集素材，所述素材包括：动力传动系的结构原理图、传动部件的关键参数和各齿轴系的三维模型；

敲击仿真模型构建模块，用于预先利用动力传动系的结构原理图，根据集中质量法构建敲击仿真模型；

质量等效模型构建模块，用于根据所述素材构建动力传动系中各部件的质量等效模型；

子模型构建模块，用于根据各部件的质量等效模型构建各部件的子模型，子模型为部件的数学计算模型，是一组数学方程的集合；

仿真模块，用于将各部件的子模型及传动部件的关键参数的值输入所述敲击仿真模型，对各种不同工况下动力传动系进行齿轮敲击仿真。