CN111709101B - 变速箱啸叫仿真方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种变速箱仿真方法，通过获取变速箱网格模型和发动机壳体模型，根据所述变速箱网格模型和所述发动机壳体模型搭建壳体网格模型；获取所述变速箱对应的齿轴模型和电机模块，根据所述齿轴模型和所述电机模块构建齿轴和转子传动模型；将所述壳体网格模型导入所述齿轴和转子传动模型中，并将电机模块的电机定子连接到所述壳体上搭建动力总成系统模型；对所述动力总成系统模型进行变速箱的啸叫仿真分析。本发明解决了变速箱啸叫现有仿真方式仅连接发变面出现仿真不准确的问题。

Description

变速箱啸叫仿真方法

技术领域

本发明涉及变速箱仿真领域，尤其涉及一种变速箱啸叫仿真方法。

背景技术

变速箱啸叫是传统燃油车及电动车上主要存在的NHV(Noise Vibration andHarshness)问题，其产生过程为：传动部件受载而发生系统形变，则齿轮偏离理论啮合位置，从而产生啮合干涉，进而产生激振力，引起传动机构的振动。传动机构的振动通过轴、轴承传递到箱体外部结构，当齿轮副啮合频率等于或接近箱体固有频率时产生共振，从而引发啸叫噪声。

因系统变形无法避免，通常采用齿轮修形(包含齿形修形和齿向修形)的仿真方法优化齿轮进入和退出啮合的状态，避免啮合干涉，改善齿面的接触和齿轮传动的平稳性，从而减小变速箱啸叫噪声。

现有仿真方式是通过软件搭建变速箱模型，模拟台架进行发变面约束方式仿真，但由于仅连接发变面，不符合整车中变速箱的受力状态，出现变速箱啸叫仿真不准确的问题。

发明内容

本发明的主要目的在于提出一种变速箱仿真方法，旨在解决现有仿真方式仅连接发变面出现仿真不准确的问题。

为实现上述目的，本发明提供一种变速箱仿真方法，包括步骤：

获取变速箱网格模型和发动机壳体模型，根据所述变速箱网格模型和所述发动机壳体模型搭建壳体网格模型；

获取所述变速箱对应的齿轴模型和电机模块，根据所述齿轴模型和所述电机模块构齿轴和转子传动模型；

将所述壳体网格模型导入到所述齿轴和转子传动模型中，并将电机模块的电机定子通过节点连接到所述壳体上，以及轴承连接位置通过节点连接到壳体网格轴承座位置，搭建动力总成系统模型；

对所述动力总成系统模型进行变速箱的啸叫仿真分析。

可选地，获取变速箱网格模型和发动机壳体模型，根据所述变速箱网格模型和所述发动机壳体模型搭建壳体网格模型，包括：

连接所述变速箱网格模型与所述发动机壳体模型；

获取发动机悬置质心坐标，根据所述发动机悬置质心坐标在所述发动机壳体模型中定义发动机悬置位置节点；

获取变速箱悬置位置，根据所述变速箱悬置位置在所述变速箱网格模型中定义变速箱悬置位置节点，其中，所述变速箱悬置位置节点包括第一变速箱悬置位置节点和第二变速箱悬置位置节点，所述第一变速箱悬置位置节点用于限制所述变速箱移动，所述第二变速箱悬置位置节点用于支撑所述变速箱体。

可选地，获取所述变速箱对应的齿轴模型和电机模块，根据所述齿轴模型和所述电机模块构齿轴和转子传动模型，包括：

根据齿轴模型设计参数构建所述齿轴模型；

连接电机模块的电机转子以及所述齿轴模型，所述电机转子将所述电机模块的输出功率转换为所述齿轴模型的输入功率；

搭建第一变速箱悬置轴、第二变速箱悬置轴和第三发动机悬置轴，所述第一变速箱悬置轴、第二变速箱悬置轴和第三发动机悬置轴建立连接关系到所述壳体网格模型，同时分别建立所述第一变速箱悬置轴、第二变速箱悬置轴和发动机悬置轴的接地连接关系。

可选地，将所述壳体网格模型导入到所述齿轴和转子传动模型中，并将电机模块的电机定子连接到所述壳体上搭建动力总成系统模型，包括：

获取所述壳体网格模型，将所述壳体网格模型导入到所述齿轴和转子传动模型中；

通过节点连接电机定子与所述壳体网格，以实现所述电机定子与所述壳体连接。

可选地，将所述壳体网格模型导入到所述齿轴和转子传动模型中，并将电机模块的电机定子连接到所述壳体上搭建动力总成系统模型，还包括：

连接所述第一变速箱悬置轴与所述第一变速箱悬置位置节点，以及连接所述第二变速箱悬置轴与所述第二变速箱悬置位置节点，以及连接所述第三发动机悬置轴与所述第三发动机悬置位置节点；

将节点连接后的所述壳体网格模型进行缩聚，得到连接节点位置的壳体刚度矩阵，简化壳体网格模型。

可选地，对所述动力总成系统模型进行变速箱的啸叫仿真分析，包括：

将扭矩传递误差值作为激励计算壳体任意位置的振动响应，以获得所述壳体任意位置振动响应的峰值；

判断所述壳体任意位置振动响应的峰值是否大于对应的振动响应阈值；

若是，则修改所述传动系总成结构中的设计参数，并对修改设计参数后的传动系总成结构进行变速箱啸叫仿真分析，得到对应所述壳体任意位置振动响应的峰值，直到所述壳体任意位置振动响应的峰值小于对应的振动响应阈值。

可选地，则修改所述传动系总成结构中的设计参数，包括：

通过模态贡献量确定产生峰值对应频率零部件对应的设计参数。

可选地，所述变速箱仿真方法，还包括：

获取所述发动机悬置支架模型，根据所述发动机悬置支架模型定义发动机悬置位置节点文本；

通过单轴连接所述电机定子与所述发动机悬置位置节点文本中发动机悬置位置节点，以实现所述电机定子与所述壳体连接。

可选地，对所述动力总成系统模型进行变速箱的啸叫仿真分析的步骤之前，还包括：

比较不同齿轮修形参数组合相对应的扭矩传递误差值，以获得扭矩下传递误差最优的齿轮修形参数组合。

根据所述获得的齿轮修形参数组合的不同参数值进行传递误差分析，将获得所有关注扭矩下传递误差最小传递误差的齿轮修形参数值作为齿轮修形参数的最优值，将所述传递误差值作为激励值仿真箱体振动响应。

可选地，对所述动力总成系统模型进行变速箱的啸叫仿真分析的步骤之前，还包括：

通过接触斑点试验进行标定齿轮接触斑点；

根据所述齿轮接触斑点的齿面接触状态，绘制齿轮接触斑点图；

调整仿真模型中从动齿轮对应滚针轴承的径向间隙，使得仿真结果与试验果吻合。

本发明提出的一种变速箱仿真方法，通过获取变速箱网格模型和发动机壳体模型，根据所述变速箱网格模型和所述发动机壳体模型搭建壳体网格模型；获取所述变速箱对应的齿轴模型和电机模块，根据所述齿轴模型和所述电机模块构齿轴和转子传动模型；将所述壳体网格模型导入所述齿轴和转子传动模型中，并将电机模块的电机定子连接到所述壳体上搭建动力总成系统模型；对所述动力总成系统模型进行变速箱的啸叫仿真分析。本申请通过搭建变速箱动力总成系统模型来模拟整车约束边界，即通过电机定子和转子之间的相互作用实现对变速箱的输入力矩转化为动力总成系统模型中的内力，并且传动系输出力矩与壳体上悬置受力平衡，符合整车中变速箱的受力状态，从而提高变速箱啸叫仿真的准确性。

附图说明

图1为本发明变速箱仿真方法第一实施例的流程示意图；

图2是本发明变速箱仿真方法第一实施例的壳体模型图；

图3为本发明变速箱仿真方法第一实施例的齿轴和转子传动模型图；

图4为本发明实施例中获取变速箱网格模型和发动机壳体模型，根据所述变速箱网格模型和所述发动机壳体模型搭建壳体网格模型的一细化流程图；

图5为本发明实施例中获取所述变速箱对应的齿轴模型和电机模块，根据所述齿轴模型和所述电机模块构齿轴和转子传动模型的一细化流程图；

图6为本发明实施例中将所述齿轴和转子传动模型导入所述壳体网格模型中，并将电机模块的电机定子连接到所述壳体上搭建动力总成系统模型的一细化流程图；

图7为本发明实施中对所述动力总成系统模型进行变速箱的啸叫仿真分析的一细化流程图；

图8为本发明变速箱仿真方法第二实施例的流程示意图；

图9为本发明变速箱仿真方法第三实施例的流程示意图；

图10为本发明变速箱仿真方法第四实施例的流程示意图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

由于变速箱齿轴传动部件受载而发生系统变形，系统变形引起齿轮偏离理论啮合位置，从而产生啮合干涉，但系统变形无法避免，通常采用齿轮修形的仿真方法优化齿轮进入和退出啮合的状态，避免啮合干涉，现有仿真方式是通过搭建变速箱模型，仅连接发变面，不符合整车中变速箱的受力状态，出现变速箱啸叫仿真不准确的问题。为了解决上述技术问题，本发明提供一种变速箱仿真方法，通过搭建动力总成系统模型，模拟整车约束边界，实现变速箱输入力矩为动力总成系统模型中内力、齿轴和转子的传动系输出力矩与壳体上悬置受力平衡，提高了变速箱啸叫仿真的准确度。

本发明提供一种变速箱仿真方法。

请参照图1至图3，其中，图1为本发明变速箱仿真方法第一实施例的流程示意图，图2为本发明变速箱仿真方法第一实施例的壳体模型图，图3为本发明变速箱仿真方法第一实施例的齿轴和转子传动模型图。

在本实施例中，所述方法包括如下步骤：

步骤S100，获取变速箱网格模型和发动机壳体模型，根据所述变速箱网格模型和所述发动机壳体模型搭建壳体网格模型。

在本实施例中，获取变速箱网格模型和发动机壳体模型，所述变速箱网格模型为有限元软件对变速箱箱体3D模型进行网格化或者离散化，一般使用四面体网格划分，常用的有限元软件包括Hyper Mesh、ANSYS。对变速箱箱体网格化包括先采用3D建模软件建模，如图2所示变速箱箱体110，再将3D模型导入到有限元分析软件离散化处理。变速箱箱体一般为不规则薄壁件，结构复杂，有些地方还有加强筋，在轴承座的地方还有局部加厚，故在对变速箱箱体进行网格化处理时应充分考虑结构复杂程度。

另外，如图2所示发动机外部壳体210，发动机壳体模型，包括发动机壳体网格模型或者发动机质心，在没有发动机网格模型时，用发动机质心代替发动机网格模型，发动机质心与发动机的质量分布相关，故可以用作壳体的网格模型处理。

根据所述变速箱网格模型和所述发动机壳体模型搭建壳体网格模型，当有发动机网格模型时，把发动机网格模型与变速箱网格模型连接在一起，若没有则用发动机质心代替。搭建完壳体网格模型后，保存为软件可以识别的文件格式以导入romax designer中使用。壳体网格模型大部分为薄壁结构，在实际工作过程中并非完全不可变形的刚体，根据所述变速箱网格模型和所述发动机壳体模型搭建壳体网格模型。

步骤S200，获取所述变速箱对应的齿轴模型和电机模块，根据所述齿轴模型和所述电机模块构齿轴和转子传动模型。电机模型可以用于模拟电机，又可以作为模拟发动机输出力矩。

齿轴模型搭建在Romax Designer软件中进行，Romax Designer广泛应用于汽车、船舶、风电、航空航天以及其他工业设备领域中各种齿轮传动系统的概念设计、部件强度和可靠性设计、系统振动噪声预估等。齿轴模型中包括齿轮、传动轴和轴承等。齿轴模型中还要定义齿轮加工精度、表面粗糙度、变位系数和质量等级。轴承建模时，可从轴承数据库中选择轴承或者自定义轴承类型，还可以为系统设置材料和润滑条件。获取变速箱对应的齿轴模型如图3所示齿轴模型120。

电机模块包括电机转子和电机定子，如图3所示电机模块220、电机转子222，变化的电流通过电机定子产生旋转磁场，旋转磁场作用于电机转子中鼠笼式闭合铝框，形成电动力旋转扭矩。电机模块的电能经电机定子输入，电机转子产生感应电动势旋转输出机械能。

根据所述齿轴模型和所述电机模块构齿轴和转子传动模型，动力传输过程为：动力由电机模块电机转子输出，依次经过变速箱齿轴系统中的轴、齿轮、轮齿，将力传送至车轮。

步骤S300，将所述壳体网格模型导入所述齿轴和转子传动模型中，并将电机模块的电机定子连接到所述壳体上搭建动力总成系统模型。

在本实施例中，在Romax Designer软件中导入所述壳体网格模型，将所述齿轴和转子传动模型导入所述壳体网格模型中，读入的壳体网格模型需要作平移、旋转等操作，和齿轴和转子传动模型匹配，并将齿轴和转子传动模型与壳体网格模型中相应的节点进行连接，之后再进行缩聚，则动力总成系统模型搭建完成。动力总成系统模型为内部刚性部件和外部壳体，考虑了壳体的弹性，系统具有扭转、横向、轴向和扭摆振动方式。这些振动相互耦合，对齿轮的正确啮合和传递误差都产生一定的影响，符合变速箱的受力状态。

步骤S400，对所述动力总成系统模型进行变速箱的啸叫仿真分析。

在本实施例中，对所述动力总成系统模型进行变速箱的啸叫仿真分析，可以确定齿轮的修形参数、齿轮啮合刚度变化、齿轮接触应力、壳体不同位置的振动响应、传递函数、系统模态等，通过对关键参数进行优化，确定最优的齿轮修形参数、降低共振优化模态。齿轮啸叫仿真可以在产品开发过程中指导设计完成如下工作，包括齿轮修形设计、模拟箱体振动响应、计算系统模态与系统变形等。齿轮啸叫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。因搭建动力总成系统模型，模拟变速箱实际受力状态，因此在对变速箱啸叫仿真结果更准确。

具体地，基于图1的第一实施例，请参阅图4，图4为本发明实施例中获取变速箱网格模型和发动机壳体模型，根据所述变速箱网格模型和所述发动机壳体模型搭建壳体网格模型的一细化流程图，步骤S100包括：

步骤S110，连接所述变速箱网格模型与所述发动机壳体模型；

步骤S120，获取发动机悬置质心坐标，根据所述发动机悬置质心坐标在所述发动机壳体模型中定义发动机悬置位置节点；

在本实施例中，在预收集素材时，包括壳体网格模型中的发动机悬置质心坐标，发动机悬置又叫“引擎脚”，让引擎可以稳固支撑在上车架上。根据所述发动机悬置质心坐标在所述发动机壳体模型中定义发动机悬置位置节点，以便确定刚性的电机模块与外部发动机壳体的连接点，参照图2所示发动机悬置211。此外，在获取发动机悬置位置信息时，还需要获取悬置刚度，悬置刚度用于模拟变速箱在整车中的装配关系，可设定悬置轴承刚度为悬置刚度。

步骤S130，获取变速箱悬置位置，根据所述变速箱悬置位置在所述变速箱网格模型中定义变速箱悬置位置节点，其中，所述变速箱悬置位置节点包括第一变速箱悬置位置节点和第二变速箱悬置位置节点，所述第一变速箱悬置位置节点用于限制所述变速箱移动，所述第二变速箱悬置位置节点用于支撑所述变速箱体。

在本实施例中，定义变速箱箱体悬置节点，根据所述变速箱悬置位置在所述变速箱网格模型中定义变速箱悬置位置节点，其中，所述变速箱悬置位置节点包括第一变速箱悬置位置节点和第二变速箱悬置位置节点，所述第一变速箱悬置位置节点用于限制所述变速箱移动，如图2所示第一变速箱悬置节点111，所述第二变速箱悬置位置节点用于支撑所述变速箱体，如图2所示第二变速箱悬置节点112。

通过步骤S110、S120、S130得到壳体网格模型，壳体模型包括相连的变速箱网格模型与发动机网格模型以及在发动机壳体模型中定义的发动机悬置节点和在变速箱网格模型中定义的变速箱悬置节点，或者壳体模型包括相连的变速箱网格模型与发动机质心以及在发动机壳体模型中定义的发动机悬置节点和在变速箱网格模型中定义的变速箱悬置节点。悬置的目的是支撑变速箱以及减震。

进一步地，基于图1的第一实施例，请参阅图5，图5为本发明实施例中获取所述变速箱对应的齿轴模型和电机模块，根据所述齿轴模型和所述电机模块构齿轴和转子传动模型的一细化流程图，步骤S200包括：

步骤S210，根据齿轴模型设计参数构建所述齿轴模型；

需要说明的是，齿轴模型设计参数包括齿轴系统3D数模、齿轮参数、轴承型号图纸、零件材料性能参数、润滑油参数、浸油高度。

步骤S220，连接电机模块的电机转子以及所述齿轴模型，所述电机转子将所述电机模块的输出功率转换为所述齿轴模型的输入功率；

步骤S230，搭建第一变速箱悬置轴、第二变速箱悬置轴和第三发动机悬置轴，所述第一变速箱悬置轴、第二变速箱悬置轴和第三发动机悬置轴建立连接关系到所述壳体网格模型，同时分别建立所述第一变速箱悬置轴、第二变速箱悬置轴和发动机悬置轴的接地连接关系。

在本实施例中，连接所述第一变速箱悬置轴与所述第一变速箱悬置位置节点，以及连接所述第二变速箱悬置轴与所述第二变速箱悬置位置节点，以及连接所述第三发动机悬置轴与所述第三发动机悬置位置节点。此外，悬置轴上连接两个刚性轴承，悬置轴连接的一个刚性轴承接地，另外一个刚性轴承连接壳体悬置节点，如图3所示第一变速箱悬置轴承121以及如图3所示第二变速箱悬置轴承122，第一变速箱悬置轴承选用刚性轴承。将刚性轴承刚度设定为悬置刚度，分别设定x/y/z三个方向的刚度值和扭转刚度。

进一步地，基于图1的第一实施例，请参阅图6，图6为本发明实施例中将所述齿轴和转子传动模型导入所述壳体网格模型中，并将电机模块的电机定子连接到所述壳体上搭建动力总成系统模型的一细化流程图，步骤S300包括：

步骤S310，获取所述壳体网格模型，将所述齿轴和转子传动模型导入所述壳体网格模型中；

步骤S320，通过节点连接电机定子与所述壳体网格，以实现所述电机定子与所述壳体连接。

在本实施例中电机定子与所述壳体连接，电机定子受力传递到壳体上，形成相对传动总成系统中的内力。

在本实施例，通常壳体需要在软件中选择housing零件，但由于搭建电机简易模型，电机定子连接到壳体。导入壳体后进行节点连接，节点中包括支撑轴承节点、电机定子节点、悬置连接壳体的刚性轴承节点。在动力总成传动模型中，通过电机定子和转子之间的相互作用实现对变速箱的输入力矩转化为动力总成系统模型中的内力，并且齿轴和转子的传动系对壳体的输出力矩与壳体上悬置受力平衡，符合整车中变速箱的受力状态。

进一步地，将所述壳体网格模型导入到所述齿轴和转子传动模型中，并将电机模块的电机定子连接到所述壳体上搭建动力总成系统模型，还包括：

步骤S340，连接所述第一变速箱悬置轴与所述第一变速箱悬置位置节点，以及连接所述第二变速箱悬置轴与所述第二变速箱悬置位置节点，以及连接所述第三发动机悬置轴与所述第三发动机悬置位置节点；

步骤S350，将节点连接后的所述壳体网格模型进行缩聚，得到连接节点位置的壳体刚度矩阵，简化壳体网格模型。

在本实施例中，完成节点连接后，将各个悬置轴与悬置位置节点连接，具体地：连接所述第一变速箱悬置轴与所述第一变速箱悬置位置节点，以及连接所述第二变速箱悬置轴与所述第二变速箱悬置位置节点，以及连接所述第三发动机悬置轴与所述第三发动机悬置位置节点，然后对所述动力总成系统模型缩聚，所谓模型缩聚就是引入适当的变换，将结构的全部自由度用少量的主自由度表示，消去动力学方程组中的副自由度。缩聚有限元动力学模型，在基本保证分析结果准确性的前提下尽量缩小自由度、减少计算量、提高计算速度。最终获得动力总成系统模型的刚度矩阵、质量矩阵以及模态数据等用于仿真的数据。模型缩聚为本领域常规技术手段，在此不再做赘述。

此外，在模型搭建完成后，需进行模型检查，模型检查很有必要，避免重复工作以及问题反复，检查齿轮参数，轴承轴向及径向间隙，空套齿轮端面间隙，齿轮修形参数。分析设置中计算方法设置，零件材料属性设定、齿轮齿面粗糙度，轴承与轴和壳体的配合关系设定。搭建电机转子与定子模型的目的是为了模拟发动机输出力矩的内部作用力与反作用力。需要说明的是无电机模型，则需要单独加载力矩，相对变速箱来说成为外力，与实际不符。

进一步地，基于图1的第一实施例，请参阅图7，图7为本发明实施中对所述动力总成系统模型进行变速箱的啸叫仿真分析的一细化流程图，对所述动力总成系统模型进行变速箱的啸叫仿真分析，包括：

步骤S410，将扭矩传递误差值作为激励计算壳体任意位置的振动响应，以获得所述壳体任意位置振动响应的峰值；

在本实施例中，动力总成系统模型搭建完成后，对其定义载荷，以反映系统实际受载情况，电机模块输出转速为齿轴模型输入转速；将齿轮传递误差值作为激励计算壳体任意位置的振动响应，以获得所述壳体任意位置振动响应的峰值，壳体任意位置包括连接壳体轴承座位置。

步骤S420，判断所述壳体任意位置振动响应的峰值是否大于对应的振动响应阈值；

在本实施例中，振动响应阈值根据经验设定，振动响应包括振动加速度或者振动速度或者振动位移量。

步骤S430，若是，则修改所述传动系总成结构中的设计参数，并对修改设计参数后的传动系总成结构进行变速箱啸叫仿真分析，得到对应所述壳体任意位置振动响应的峰值，直到所述壳体任意位置振动响应的峰值小于对应的振动响应阈值。

在本实施例中，若仿真位置的振动响应的峰值大于对应的振动响应阈值，则通过查找模态贡献量来确定主要振动贡献零件,然后对主要振动贡献零件的设计参数进行拓扑优化，调整完设计参数后再次进行仿真，再去判断该位置的振动响应的峰值是否大于对应的振动响应阈值，若仍大于对应的振动响应阈值，则继续通过查找模态贡献量来确定需要修改的设计参数，直到所述壳体任意位置振动响应的峰值小于对应的振动响应阈值。

进一步地，则修改所述传动系总成结构中的设计参数，包括：

通过模态贡献量查找产生峰值频率所对应的贡献最大的零部件，以供用户对对应的零部件进行结构优化。

在本实施例中，对应频率可以通过模态贡献量来查找对应的贡献度较高的零部件，以便用户对零件进行结构拓扑优化避开模态贡献高的零部件，然后在啸叫仿真软件中修改对应零部件的设计参数，使用最新的设计参数进行重新啸叫仿真分析。

基于本申请第一实施例，请参阅图8，图8为本发明变速箱仿真方法第二实施例的流程示意图，该变速箱仿真方法，还包括：

步骤S510，获取所述发动机悬置支架模型，根据所述发动机悬置支架模型定义发动机悬置位置节点文本；

步骤S520，通过单轴连接所述电机定子与所述发动机悬置位置节点文本中发动机悬置位置节点，以实现所述发动机悬置连接。

在本实施例中，在获取发动机悬置位置信息时，有发动机悬置支架模型，则根据发动机悬置支架模型定义发动机悬置位置节点文本。通过单轴连接所述发动机壳体与所述发动机悬置位置节点文本中发动机悬置位置节点，以实现所述悬置与所述壳体连接。发动机悬置支架模型比发送机悬置节点模拟能更准确地反应整车中的悬置状态。

进一步地，基于本申请第一实施例，请参阅图9，图9为本发明变速箱仿真方法第三实施例的流程示意图，对所述动力总成系统模型进行变速箱的啸叫仿真分析的步骤之前，还包括：

步骤S610，比较不同齿轮修形参数组合相对应的扭矩传递误差值，以获得扭矩下传递误差敏感程度最优的齿轮修形参数组合。

在本实施例中，比较不同齿轮修形参数组合对应的扭矩传递误差值，其中齿轮修形参数主要有齿廓修形和齿向修形，齿廓修形包括齿顶抛物线修形、齿根抛物线修形、齿廓鼓形、压力角修形；齿向修形包括齿向鼓形、螺旋角修形。扭矩传递误差产生的原因有装配误差、轴承间隙以及预载产生的激励。

以获得扭矩下传递误差敏感程度最优的齿轮修形参数组合，仅调整某个修形参数取不同数值查看传递误差的变化程度，从扭矩传递误差的变化程度来判断修形参数的对传递误差的敏感程度。确定后即可有针对性的修形参数来有效的降低传递误差。

步骤S620，根据所述获得的齿轮修形参数组合的不同参数值进行传递误差分析，将获得所有关注扭矩下传递误差最小的齿轮修形参数作为齿轮修形参数的最优值，将所述传递误差值作为激励值仿真箱体振动响应。

在本实施例中，根据所述获得的齿轮修形参数组合的不同参数值进行扭矩传递误差分析包括：在确定对扭矩传递误差敏感程度最优的齿轮修形参数组合后，首先要根据实际情况设定设计扭矩，以设定扭矩传递误差最小为目标进行修形参数DOE分析，修形参数中有齿顶修形量，齿顶修形起始圆直径，齿向鼓形量，齿向螺旋角修形量，数据匹配组合量太多，通过手动调整很难找到最优值。故需要通过软件的参数研究功能来实现，首先要设定变量的变化范围，其中齿顶修形量可以通过计算公式，计算得到一个范围，公式计算如下所示：

从动齿轮齿顶：

修形上限：△1u＝5.08+0.0406W

修形下限：△1o＝12.7+0.0406W

主动齿轮齿顶：

修形上限：△2u＝0+0.0406W

修形下限：△2o＝7.62+0.0406W

其中W为单位齿宽载荷W＝Ft/B,N/mm；Ft为传递圆周力，单位N；B为齿宽，单位mm。

齿顶修形起始圆直径设定为单齿啮合最高点对应的直径上下1mm，鼓形设定为0～10之间，设定好计算范围之后，设定计算目标为传递误差最小，软件会按照几个变量排列组合的方式批处理计算，最后按每组方案的得分排序，选取合适的修形参数组合作为设计值。

在电机模块设计输出扭矩，以及通过如上步骤S610、S620齿轮修形后，获得的传递误差值作为激励值，用于变速箱啸叫分析，此时把传递误差值作为激励，即可在动力总成系统模型仿真中计算壳体任意位置的振动响应，根据啸叫仿真模型的输出结果评价壳体轴承座位置的振动加速度(或速度、位置)，传递函数及各部件的模态贡献量、齿轮动态传递误差力。相应的根据实际情况设定阈值，对超过阈值的结果需要对齿轮参数宏观参数或者微观参数进行调整。

进一步地，基于本申请第一实施例，请参阅图10，图10为本发明变速箱仿真方法第四实施例的流程示意图，对所述动力总成系统模型进行变速箱的啸叫仿真分析的步骤之前，还包括：

步骤S710，通过接触斑点试验进行标定齿轮接触斑点；

步骤S720，根据所述齿轮接触斑点的齿面接触状态，绘制齿轮接触斑点图；

步骤S730，调整对应轴承的径向间隙，使得仿真结果与试验果吻合。

在本实施例中，验证搭建动力总成系统模型能否很好说明实际状态，可以对动力总成系统模型模型进行标定，验证方法如下，首选需要通过接触斑点试验进行标定齿轮接触斑点；其次，根据所述齿轮接触斑点的齿面接触状态，绘制齿轮接触斑点图；最后通过调整对应轴承的径向间隙，使得仿真的结果与试验结对很好的吻合，这样搭建的动力总成系统模型才能用于后续变速箱啸叫仿真。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个......”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者系统中还存在另外的相同要素。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种变速箱啸叫仿真方法，其特征在于，包括步骤：

获取变速箱网格模型和发动机壳体模型，根据所述变速箱网格模型和所述发动机壳体模型搭建壳体网格模型；

获取所述变速箱对应的齿轴模型和电机模块，根据所述齿轴模型和所述电机模块构建齿轴和转子传动模型；

将所述壳体网格模型导入所述齿轴和转子传动模型中，并将电机模块的电机定子连接到所述壳体上搭建动力总成系统模型；

对所述动力总成系统模型进行变速箱的啸叫仿真分析；

其中，获取变速箱网格模型和发动机壳体模型，根据所述变速箱网格模型和所述发动机壳体模型搭建壳体网格模型，包括：

连接所述变速箱网格模型与所述发动机壳体模型；

获取发动机悬置质心坐标，根据所述发动机悬置质心坐标在所述发动机壳体模型中定义发动机悬置位置节点；

获取变速箱悬置位置，根据所述变速箱悬置位置在所述变速箱网格模型中定义变速箱悬置位置节点，其中，所述变速箱悬置位置节点包括第一变速箱悬置位置节点和第二变速箱悬置位置节点，所述第一变速箱悬置位置节点用于限制所述变速箱移动，所述第二变速箱悬置位置节点用于支撑所述变速箱体；

获取所述变速箱对应的齿轴模型和电机模块，根据所述齿轴模型和所述电机模块构齿轴和转子传动模型，包括：

根据齿轴模型设计参数构建所述齿轴模型；

连接电机模块的电机转子以及所述齿轴模型，所述电机转子将所述电机模块的输出功率转换为所述齿轴模型的输入功率；

搭建第一变速箱悬置轴、第二变速箱悬置轴和第三发动机悬置轴，所述第一变速箱悬置轴、第二变速箱悬置轴和第三发动机悬置轴建立连接关系到所述壳体网格模型，同时分别建立所述第一变速箱悬置轴、第二变速箱悬置轴和发动机悬置轴的接地连接关系；

将所述壳体网格模型导入到所述齿轴和转子传动模型中，并将电机模块的电机定子连接到所述壳体上搭建动力总成系统模型，包括：

获取所述壳体网格模型，将所述壳体网格模型导入到所述齿轴和转子传动模型中；

通过节点连接电机定子与所述壳体网格，以实现所述电机定子与所述壳体连接。

2.根据权利要求1所述的变速箱啸叫方法，其特征在于，将所述壳体网格模型导入到所述齿轴和转子传动模型中，并将电机模块的电机定子连接到所述壳体上搭建动力总成系统模型，还包括：

连接所述第一变速箱悬置轴与所述第一变速箱悬置位置节点，以及连接所述第二变速箱悬置轴与所述第二变速箱悬置位置节点，以及连接所述第三发动机悬置轴与第三发动机悬置位置节点；

将节点连接后的所述壳体网格模型进行缩聚，得到连接节点位置的壳体刚度矩阵，简化壳体网格模型。

3.根据权利要求1所述的变速箱啸叫仿真方法，其特征在于，对所述动力总成系统模型进行变速箱的啸叫仿真分析，包括：

将扭矩传递误差值作为激励计算壳体任意位置的振动响应，以获得所述壳体任意位置振动响应的峰值；

判断所述壳体任意位置振动响应的峰值是否大于对应的振动响应阈值；

若是，则修改传动系总成结构中的设计参数，并对修改设计参数后的传动系总成结构进行变速箱啸叫仿真分析，得到对应所述壳体任意位置振动响应的峰值，直到所述壳体任意位置振动响应的峰值小于对应的振动响应阈值。

4.根据权利要求3所述的变速箱啸叫仿真方法，其特征在于，修改所述传动系总成结构中的设计参数，包括：

通过模态贡献量查找产生峰值频率所对应的贡献最大的零部件，以供用户对对应的零部件进行结构优化。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的变速箱啸叫仿真方法，其特征在于，对所述动力总成系统模型进行变速箱的啸叫仿真分析的步骤之前，还包括：

比较不同齿轮修形参数组合相对应的扭矩传递误差值，以获得扭矩下传递误差敏感程度最优的齿轮修形参数组合；

根据所述获得的齿轮修形参数组合的不同参数值进行传递误差分析，将获得所有关注扭矩下传递误差最小的齿轮修形参数作为齿轮修形参数的最优值，将所述传递误差值作为激励值仿真箱体振动响应。

6.根据权利要求5所述的变速箱啸叫仿真方法，其特征在于，对所述动力总成系统模型进行变速箱的啸叫仿真分析的步骤之前，还包括：

通过接触斑点试验进行标定齿轮接触斑点；

根据所述齿轮接触斑点的齿面接触状态，绘制齿轮接触斑点图；

调整仿真模型中从动齿轮对应滚针轴承的径向间隙，使得仿真结果与试验果吻合。

Images