CN112883499A - 一种获取箱体和齿轮轴系耦合振动的方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种获取箱体和齿轮轴系耦合振动的方法及装置，包括获取GUI界面输入的工况信息，其中，所述工况信息包括变速器挡位、发动机转速以及路面负载；获取与所述工况信息相匹配的参数，并将所述参数输入至联合仿真模型中；获取所述联合仿真模型中生成的运算结果,并将所述运算结果生成在所述GUI界面，其中，所述运算结果包括箱体表面振动加速度、箱体表面应力、轴承支反力及箱体振动频域响应。其可自行进行参数匹配并且调用相应的仿真计算模型，提高研究效率。

Description

一种获取箱体和齿轮轴系耦合振动的方法及装置
技术领域
本发明涉及机械工程领域，特别涉及一种获取箱体和齿轮轴系耦合振动的方法及装置。
背景技术
变速器是汽车动力传动系统的重要部件总成，其功能是根据汽车不同行驶工况需求，通过换挡改变动力传动系统的输出转速和转矩，从而保证汽车正常行驶。
变速器的结构复杂，主要包括齿轮轴系和箱体。在车辆行驶过程中变速器的工作环境恶劣，发动机激励，路面激励以及其内部的齿轮传动系统在啮合过程中产生的动态激励，通过传动轴和轴承传递到箱体进而导致箱体发生弹性形变，变速器故障将直接影响驾驶安全性。
据统计，现如今故障最主要的形式是变速器内部的齿轮轴系和箱体出现裂纹，其原因主要源于内外部激励引起的变速器箱体不规则振动。
由变速器内外部激励引起的变速器箱体的振动一方面影响整车的NVH性能，另一方面若变速器产生共振损坏，很可能危害到车内乘客的人身安全。
综上所述，研究车辆变速器动力传动系统和箱体耦合振动产生机理，分析其振动特性，对于降低车辆动力传动系统的振动，提高其可靠性和寿命有重要的研究意义。
在研究变速器箱体的振动响应特性时，由于变速器挡位，路面激励，发动机输入转矩以及系统齿轮轴承参数的不同都会导致工况发生改变。如果分别对每个工况进行模型搭建，修改参数匹配，将会花费很长时间。
有鉴于此，提出本申请。
发明内容
本发明公开了一种获取箱体和齿轮轴系耦合振动的方法、装置及设备，旨在解决现有技术的不足；
本发明第一实施例提供了一种获取箱体和齿轮轴系耦合振动的方法包括
获取GUI界面输入的工况信息，其中，所述工况信息包括变速器挡位、发动机转速以及路面负载；
获取与所述工况信息相匹配的参数，并将所述参数输入至联合仿真模型中；
获取所述联合仿真模型中生成的运算结果,并将所述运算结果生成在所述GUI界面，其中，所述运算结果包括箱体表面振动加速度、箱体表面应力、轴承支反力及箱体振动频域响应。
优选地，所述联合仿真模型包括：齿轮轴系弯扭耦合模型、变速器箱体动力学模型、及综合刚度计算模型。
优选地，所述变速器箱体动力学模型通过如下方法进行建立：
获取箱体的三维模型、及材料密度，生成所述箱体的各部件的质量参数；
根据所述箱体的三维模型及所述质量参数进行弹性化处理；
建立经过弹性化处理后的所述箱体与变速器的关联,以获得所述箱体与所述变速器在连接节点处的形变量。
优选地，所述齿轮轴系弯扭耦合模型通过如下方法进行建立：
建立齿轮轴系统力学模型,并将所述轮轴系统划分为若干个质量点；
获取所述系统力学模型各轴段的参数，其中，所述各轴段的参数包括弯曲刚度、弯曲阻尼、扭转刚度和扭转阻尼；
并根据所述各轴段的参数建立每一质量点的齿轮轴系弯扭耦合模型。
优选地，所述综合刚度计算模型为：
Figure BDA0002992017140000031
其中，kb为综合刚度，kbj为轴承刚度，cb为综合阻尼，cbj为轴承阻尼，cx为箱体阻尼，kx为箱体刚度，是箱体在轴承处的所受激励Fz与该点形变量s之比。
本发明第二实施例提供了一种获取箱体和齿轮轴系耦合振动的装置，包括：
工况信息获取单元，用于获取GUI界面输入的工况信息，其中，所述工况信息包括变速器挡位、发动机转速以及路面负载；
参数获取单元，获取与所述工况信息相匹配的参数，并将所述参数输入至联合仿真模型中；
运算结果生成单元，用于获取所述联合仿真模型中生成的运算结果,并将所述运算结果生成在所述GUI界面，其中，所述运算结果包括箱体表面振动加速度、箱体表面应力、轴承支反力及箱体振动频域响应。
优选地，所述联合仿真模型包括：齿轮轴系弯扭耦合模型、变速器箱体动力学模型、及综合刚度计算模型。
优选地，所述变速器箱体动力学模型通过如下方法进行建立：
获取箱体的三维模型、及材料密度，生成所述箱体的各部件的质量参数；
根据所述箱体的三维模型及所述质量参数进行弹性化处理；
建立经过弹性化处理后的所述箱体与变速器的关联,以获得所述箱体与所述变速器在连接节点处的形变量。
优选地，所述齿轮轴系弯扭耦合模型通过如下方法进行建立：
建立齿轮轴系统力学模型,并将所述轮轴系统划分为若干个质量点；
获取所述系统力学模型各轴段的参数，其中，所述各轴段的参数包括弯曲刚度、弯曲阻尼、扭转刚度和扭转阻尼；
并根据所述各轴段的参数建立每一质量点的齿轮轴系弯扭耦合模型。
本发明第三实施例提供了一种获取箱体和齿轮轴系耦合振动的设备包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序实现如上任意一项所述的一种获取箱体和齿轮轴系耦合振动的方法。
基于本发明提供的一种获取箱体和齿轮轴系耦合振动的方法、装置及设备，通过读取用户在GUI界面输入的变速器挡位、发动机转速以及路面负载，获取与其相匹配的参数，例如啮合刚度，传动比，啮合阻尼，并将参数自动输入至联合仿真模型中，获取所述联合仿真模型输出的结果，并在所述GUI界面显示，其可自行进行参数匹配并且调用相应的仿真计算模型，提高研究效率。
附图说明
图1是本发明第一实施例提供的一种获取箱体和齿轮轴系耦合振动的方法流程示意图；
图2是本发明提供的工作过程流程图；
图3是本发明提供的齿轮轴系传动系统简图；
图4是本发明提供的综合刚度的力学模型示意图；
图5是本发明提供的综合刚度求解模型示意图；
图6是本发明提供的参数设置界面示意图；
图7是本发明提供的仿真结果界面示意图；
图8是本发明提供的第一实施例提供的一种获取箱体和齿轮轴系耦合振动的模块示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为了更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。
应当明确，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。
应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”或“响应于检测”。类似地，取决于语境，短语“如果确定”或“如果检测(陈述的条件或事件)”可以被解释成为“当确定时”或“响应于确定”或“当检测(陈述的条件或事件)时”或“响应于检测(陈述的条件或事件)”。
实施例中提及的“第一\第二”仅仅是是区别类似的对象，不代表针对对象的特定排序，可以理解地，“第一\第二”在允许的情况下可以互换特定的顺序或先后次序。应该理解“第一\第二”区分的对象在适当情况下可以互换，以使这里描述的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
以下结合附图对本发明的具体实施例做详细说明。
本发明公开了一种获取箱体和齿轮轴系耦合振动的方法、装置及设备，旨在解决现有技术的不足；
请参阅图1及图2,本发明第一实施例提供了一种获取箱体和齿轮轴系耦合振动的方法，其可由箱体和齿轮轴系耦合振动计算设备(以下简称计算设备)来执行，特别的，由升级设备内的一个或者多个处理器来执行，以实现如下步骤：
S101，获取GUI界面输入的工况信息，其中，所述工况信息包括变速器挡位、发动机转速以及路面负载；
在本实施例中，所述计算设备可为一终端服务器，该终端服务器可以实现人机交互，以接收用户在所述GUI界面输入的工况信息。
S102，获取与所述工况信息相匹配的参数，并将所述参数输入至联合仿真模型中；
在本实施例中，所述联合仿真模型可以包括：齿轮轴系弯扭耦合模型、变速器箱体动力学模型、及综合刚度计算模型。
在判断到所述GUI界面上输入的工况信息时，可以向数据库提取当前工况信息所需的参数，其参数可以包括例如啮合刚度，传动比，啮合阻尼；
S103，获取所述联合仿真模型中生成的运算结果,并将所述运算结果生成在所述GUI界面，其中，所述运算结果包括箱体表面振动加速度、箱体表面应力、轴承支反力及箱体振动频域响应。
在本实施例中，所述变速器箱体动力学模型通过如下方法进行建立：
获取箱体的三维模型、及材料密度，生成所述箱体的各部件的质量参数；
根据所述箱体的三维模型及所述质量参数进行弹性化处理；
建立经过弹性化处理后的所述箱体与变速器的关联,以获得所述箱体与所述变速器在连接节点处的形变量。
具体地：在本实施例中，在建立运算模型之前，需要获取箱体的三维模型，其可以是CATIA、UGII、Proe模型，以提高提高仿真效率，各部件的质量,质心,转动惯量等质量参数的定义在三维三软件中输入材料密度,由测量工具计算部件的质量参数。如下表1所示
表1
Figure BDA0002992017140000081
根据现有的变速器三维模型，对箱体进行有限元网格划分，采用六面体占优网格划分方法，得到1057019个节点，306469个网格，其中,箱体结构材料可以为铸铝101A2，弹性模量可以取72.4GPa，泊松比可以为0.3。
利用Lanczos法对箱体进行约束状态下的模态分析，其方法对于用户的输入要求较少，通常比其他计算方法要快，在面对大型结构问题时，优选此方法进行分析。对箱体模态分析时，经常用比例阻尼近似系统的结构阻尼，在本实施例中，可以采用数值0.06。
将箱体模态分析后的结果以中性文件的形式导入ADAMS/View中，建立变速器系统分析模型。在变速器的支撑位置添加固定约束，其各点分别为变速器的前悬置支撑、右悬置支撑和左悬置支撑处，可以在变速器箱体安装轴承的9个轴承座中心建立界面节点，这一节点与箱体固连，代替箱体轴承座受载；当变速器运转时，由于柔性箱体的变形，以及轴承的弹性特性，位置产生变化。
在设置节点上作用力时，首先，可以在数据单元分别创建9个输入和输出数据变量单元，接着，可以在系统单元中分别创建9个力的函数单元和形变量单元，最后，可以输入变量中的变量名称与力的函数单元名称对应，输出变量中的变量名称设置与形变量单元的名称对应。通过节点上力的属性设置，选择函数单元，将9个节点的力与之前创建的9个函数单元匹配。
设置9个轴承处的激励为输入变量，通过ADAMS与Simulink的传输接口，将求得的轴承处的激励反馈到ADAMS/View环境中，由于箱体和传动轴在轴承位置都设置有界面节点，因此可以通过测量，方便地得到箱体节点处的形变量。
在本实施例中，所述齿轮轴系弯扭耦合模型通过如下方法进行建立：
建立齿轮轴系统力学模型,并将所述轮轴系统划分为若干个质量点；
获取所述系统力学模型各轴段的参数，其中，所述各轴段的参数包括弯曲刚度、弯曲阻尼、扭转刚度和扭转阻尼；
并根据所述各轴段的参数建立每一质量点的齿轮轴系弯扭耦合模型。
具体地，在本实施例中，变速器内部的齿轮轴系是肩负动力传动任务的主要部件，其可分为三部分：传动轴、空转齿轮和受载齿轮。由于空转齿轮在定轴齿轮传动中对动力传递过程影响较小，因此不考虑空转齿轮副的啮合过程，只作为惯量元件参与轴系多体动力学仿真。
齿轮传动系统存在齿轮啮合，并且传动轴较长，轴承支撑距离比较远，考虑其弯扭耦合振动模型。在建立力学模型时，对其进行以下的假设：将轴的转动惯量按照动能等效原理分配到齿轮或转子上；对于大惯量的部件，以其回转平面中心线作为该部件的质量集中点；考虑轴的扭转弹性变形和弯曲弹性变形以及轴承支撑的弹性变形；对于空转的齿轮，将其转动惯量按照动能等效原理分配到与之啮合的齿轮上。根据实际模型，建立如图3所示齿轮轴系传动系统力学模型。
以第六挡为例,如图3所示，此时第一级传动中，齿轮3与齿轮9啮合，第二级传动中，齿轮10与齿轮油泵17啮合。如图3所示齿轮传动系统共有20个质量点，考虑弯扭耦合，取轴承处与啮合齿轮共13个质量点，即x＝(x1,y1,θ1,x3,y3,θ3,…x20,y20,θ20)。基于拉格朗日方程，建立系统的动力学方程。三个轴上的各质量点动力学方程如下。
质量点1：
Figure BDA0002992017140000101
Figure BDA0002992017140000111
Figure BDA0002992017140000112
质量点3：
Figure BDA0002992017140000113
Figure BDA0002992017140000114
Figure BDA0002992017140000115
质量点5：
Figure BDA0002992017140000116
Figure BDA0002992017140000117
Figure BDA0002992017140000118
质量点7：
Figure BDA0002992017140000119
Figure BDA00029920171400001110
Figure BDA00029920171400001111
质量点8：
Figure BDA00029920171400001112
Figure BDA00029920171400001113
Figure BDA00029920171400001114
质量点9：
Figure BDA00029920171400001115
Figure BDA00029920171400001116
Figure BDA00029920171400001117
质量点10：
Figure BDA00029920171400001118
Figure BDA00029920171400001119
Figure BDA0002992017140000121
质量点11：
Figure BDA0002992017140000122
Figure BDA0002992017140000123
Figure BDA0002992017140000124
质量点14：
Figure BDA0002992017140000125
Figure BDA0002992017140000126
Figure BDA00029920171400001219
质量点15：
Figure BDA0002992017140000127
Figure BDA0002992017140000128
Figure BDA0002992017140000129
质量点17：
Figure BDA00029920171400001210
Figure BDA00029920171400001211
Figure BDA00029920171400001212
质量点18：
Figure BDA00029920171400001213
Figure BDA00029920171400001214
Figure BDA00029920171400001215
质量点19：
Figure BDA00029920171400001216
Figure BDA00029920171400001217
Figure BDA00029920171400001218
质量点20：
Figure BDA0002992017140000131
Figure BDA0002992017140000132
Figure BDA0002992017140000133
式中：Ki为第i根轴的弯曲刚度矩阵，Ci为第i根轴的弯曲阻尼矩阵，mbi,kbi,cbi,mi,Ji,θi,ki-j,ci-j,km,cm分别为轴承质量，轴承刚度，轴承阻尼，轴段质量点i质量，转动惯量，轴段质量点i转角，轴段扭转刚度，轴段扭转阻尼，啮合刚度，啮合阻尼。
根据齿轮轴系的弯扭耦合数学模型，可以在MATLAB软件中构建Simulink模型。其中对于函数的积分采用Integrator模块，涉及到矩阵参数使用Fcn自定义函数模块，质量转动惯量等定值使用Constant模块，时间输入可以为线性Ramp输入。
齿轮轴系的弯扭耦合振动的Simulink模型分为两部分，一部分是齿轮轴系的扭转振动模型，另一部分是弯曲振动模型。
需要说明的是,在传动系统建模过程中，对于轴承部件仅用平均刚度和平均阻尼来代替，轴承动态接触特性对传动系统振动响应的影响并没有一个明确的体现。箱体作为齿轮轴系支撑的一部分，齿轮轴系的支撑刚度是轴承和箱体的串联。轴承处箱体的形变并非是一个定值，而是随着接触点的动态激励发生变化，因此需要根据轴承受载情况和转动状态实时计算综合刚度和阻尼。将箱体刚度与轴承刚度进行合并计算(如图4所示)，建立轴承处综合刚度、阻尼计算的计算公式为。
在本实施例中，所述综合刚度计算模型为：
Figure BDA0002992017140000134
其中，kb为综合刚度，kbj为轴承刚度，cb为综合阻尼，cbj为轴承阻尼，cx为箱体阻尼，kx为箱体刚度，是箱体在轴承处的所受激励Fz与该点形变量s之比。
根据材料力学方法求出轴承滚子所受的径向载荷和径向接触弹性变形，得出单个滚子的刚度，后可求出整个轴承的径向刚度kbj。对于箱体刚度kx而言，齿轮轴系动态激励会导致箱体变形，同时通过箱体的形变量求解出的箱体刚度在经过计算后的综合刚度会影响齿轮轴系的振动响应，所以箱体所受的动态激励与箱体的形变量形成一个实时反馈的过程。箱体的变形量可通过在模型上建立标记点，在ADAMS软件中进行仿真后，测量出点的相对位移即为形变量；而在ADAMS中轴承处传递给箱体的齿轮轴系动态激励可选用三分量力(Three-Component Force)来实现。
综合刚度的计算程序可以在Simulink当中依照数学模型，采用Fcn模块自定义算法编写实现，其中涉及到的箱体节点形变量s与节点处收到的动态激励Fz这两个参数，是分别从Simulink中数值计算结果与ADAMS动力学仿真后的结果文件中得出。
联合仿真流程如图5所示：
综合刚度作为Simulink耦合模型中的参数，最开始进行计算时，没有考虑箱体形变的影响，综合刚度设为轴承刚度，
在进行第一次步长迭代计算后，Simulink耦合计算模型将计算的轴承处支反力一方面通过两个软件的接口，赋值给输入变量作为施加在轴承处的动态激励传至ADAMS动力学模型中，在ADAMS软件中开始动力学仿真；另一方面会传递给综合刚度计算程序中。
当第一次步长动力学仿真结束后，ADAMS将箱体的形变参数传递至Simulink中的综合刚度计算程序，结合之前得到的轴承支反力，计算得到综合刚度，其作为Simulink耦合振动模型中的参数，将在下一步计算时替代开始时候的轴承刚度参与数值计算。
计算后得到轴承处的支反力再次反馈回ADAMS模型，以此循环仿真，实现综合刚度、阻尼实时计算的反馈式仿真系统。
如56所示，将综合刚度计算模块输出的综合刚度代入至齿轮轴系弯扭耦合模型中，经过计算得出轴承处的支反力。
激励一方面传递至变速器箱体ADAMS动力学模型中作为施加在轴承处的变量进行仿真，从而得出箱体表面节点的形变量；
另一方面激励会输入到综合刚度计算模块中，联立测量出的节点形变量，计算综合刚度的数值
再次代入齿轮轴系弯扭耦合模型中，如此循环，实现箱体与轴系的耦合。
在计算时，模型需要先设定相对应工况下的多个参数，
参数的确定由GUI界面中的程序选择。GUI界面中各部分设计如下：引导界面的设计界面包括开始计算按钮及退出计算按钮，在接收开始计算按钮时进入参数输入界面，点击退出将回到matlab界面。在fig文件中设置文中的背景图片，可以先将图片命名，并存储在相应的工作目录下，设定GUI界面中axes(图表设置)的大小为全屏，并在文件中利用回调函数读取图片。开始计算按钮及退出计算按钮两个功能键的函数编辑略有不同，下面进行简要的描述。
开始计算按钮控件，点击后关闭当先引导界面，同时将打开参数设置界面；退出按钮则会关闭所有界面。
点击开始界面中的开始计算按钮之后，打开参数输入界面的对话框，参数输入界面如图6所示。其GUI界面控件的添加方式和代码编写方式与开始界面设计的方法相同，这里不在做过多的说明。
在图6所示的仿真设置界面中，左边是模型参数以及变速器运行工况的设定，包括传动系统设置和各部件质量与转动惯量。各个质量点的质量以及传动惯量需要根据实际数据手动输入；内外部激励的可根据已有数据，通过设置下拉菜单简化输入，可以直接选择所需的参数，以便仿真时调用。在选择好外部激励后，点击确定按钮，右边会显示根据选定工况经过计算后的参数特性图。
当全部参数输入完成后，确定右方引起内部激励的啮合刚度以及发动机转速与转矩匹配正确，在右下方四个执行按钮选择下一步操作。保存按钮会将已经输入的参数保存在MATLAB工作区中，下一次采用相同参数仿真时，可以省去重新输入的步骤；点击返回按钮将返回引导界面；帮助按钮会跳转至本界面各个选项的说明文本；
点击‘开始计算’按钮，会自动打开上文建立的变速器齿轮轴系与箱体耦合Simulink模型，将所输入的参数代入模型中进行仿真计算，
同时由参数设置界面进入到仿真结果界面中。
对于箱体的耦合振动响应，根据实际中的实验测量点，在ADAMS模型的同样位置设定了五个标记点。
在图7的振动仿真结果界面中，可在左边第一个下拉菜单中选择各个箱体测点。程序会自行判断所选测点，将相应的箱体振动响应信息传递至工作区中。
选择完测点后，点击‘显示结果’按钮，在右方即会显示出该点的振动位移、振动加速度时域、振动加速度频谱图等图像信息。
在仿真计算前，可以把实验数据提前导入工作区，档仿真计算结束后，点击‘结果对比’调用出该工况下的实验数据与仿真值进行对比，如图6所示。
最后选择下方四个执行按钮选择下一步操作，‘返回参数设置’可返回参数设置界面，修改系统参数，或者重新计算不同工况下的箱体振动响应；‘数据导出’可将仿真结果以图表和excel格式导出；‘退出’按钮关闭计算界面。
本发明第二实施例提供了一种获取箱体和齿轮轴系耦合振动的装置，包括：
工况信息获取单元，用于获取GUI界面输入的工况信息，其中，所述工况信息包括变速器挡位、发动机转速以及路面负载；
参数获取单元，获取与所述工况信息相匹配的参数，并将所述参数输入至联合仿真模型中；
运算结果生成单元，用于获取所述联合仿真模型中生成的运算结果,并将所述运算结果生成在所述GUI界面，其中，所述运算结果包括箱体表面振动加速度、箱体表面应力、轴承支反力及箱体振动频域响应。
优选地，所述联合仿真模型包括：齿轮轴系弯扭耦合模型、变速器箱体动力学模型、及综合刚度计算模型。
优选地，所述变速器箱体动力学模型通过如下方法进行建立：
获取箱体的三维模型、及材料密度，生成所述箱体的各部件的质量参数；
根据所述箱体的三维模型及所述质量参数进行弹性化处理；
建立经过弹性化处理后的所述箱体与变速器的关联,以获得所述箱体与所述变速器在连接节点处的形变量。
优选地，所述齿轮轴系弯扭耦合模型通过如下方法进行建立：
建立齿轮轴系统力学模型,并将所述轮轴系统划分为若干个质量点；
获取所述系统力学模型各轴段的参数，其中，所述各轴段的参数包括弯曲刚度、弯曲阻尼、扭转刚度和扭转阻尼；
并根据所述各轴段的参数建立每一质量点的齿轮轴系弯扭耦合模型。
本发明第三实施例提供了一种获取箱体和齿轮轴系耦合振动的设备包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序实现如上任意一项所述的一种获取箱体和齿轮轴系耦合振动的方法。
基于本发明提供的一种获取箱体和齿轮轴系耦合振动的方法、装置及设备，通过读取用户在GUI界面输入的变速器挡位、发动机转速以及路面负载，获取与其相匹配的参数，例如啮合刚度，传动比，啮合阻尼，并将参数自动输入至联合仿真模型中，获取所述联合仿真模型输出的结果，并在所述GUI界面显示，其可自行进行参数匹配并且调用相应的仿真计算模型，提高研究效率。

Claims (9)

1.一种获取箱体和齿轮轴系耦合振动的方法，其特征在于，包括
获取GUI界面输入的工况信息，其中，所述工况信息包括变速器挡位、发动机转速以及路面负载；
获取与所述工况信息相匹配的参数，并将所述参数输入至联合仿真模型中；
获取所述联合仿真模型中生成的运算结果,并将所述运算结果生成在所述GUI界面，其中，所述运算结果包括箱体表面振动加速度、箱体表面应力、轴承支反力及箱体振动频域响应。
2.根据权利要求1所述的一种获取箱体和齿轮轴系耦合振动的方法，其特征在于，所述联合仿真模型包括：齿轮轴系弯扭耦合模型、变速器箱体动力学模型、及综合刚度计算模型。
3.根据权利要求2所述的一种获取箱体和齿轮轴系耦合振动的方法，其特征在于，所述变速器箱体动力学模型通过如下方法进行建立：
获取箱体的三维模型、及材料密度，生成所述箱体的各部件的质量参数；
根据所述箱体的三维模型及所述质量参数进行弹性化处理；
建立经过弹性化处理后的所述箱体与变速器的关联,以获得所述箱体与所述变速器在连接节点处的形变量。
4.根据权利要求2所述的一种获取箱体和齿轮轴系耦合振动的方法，其特征在于，所述齿轮轴系弯扭耦合模型通过如下方法进行建立：
建立齿轮轴系统力学模型,并将所述轮轴系统划分为若干个质量点；
获取所述系统力学模型各轴段的参数，其中，所述各轴段的参数包括弯曲刚度、弯曲阻尼、扭转刚度和扭转阻尼；
并根据所述各轴段的参数建立每一质量点的齿轮轴系弯扭耦合模型。
5.根据权利要求2所述的一种获取箱体和齿轮轴系耦合振动的方法，其特征在于，所述综合刚度计算模型为：
Figure FDA0002992017130000021
其中，kb为综合刚度，kbj为轴承刚度，cb为综合阻尼，cbj为轴承阻尼，cx为箱体阻尼，kx为箱体刚度，是箱体在轴承处的所受激励Fz与该点形变量s之比。
6.一种获取箱体和齿轮轴系耦合振动的装置，其特征在于，包括
工况信息获取单元，用于获取GUI界面输入的工况信息，其中，所述工况信息包括变速器挡位、发动机转速以及路面负载；
参数获取单元，获取与所述工况信息相匹配的参数，并将所述参数输入至联合仿真模型中；
运算结果生成单元，用于获取所述联合仿真模型中生成的运算结果,并将所述运算结果生成在所述GUI界面，其中，所述运算结果包括箱体表面振动加速度、箱体表面应力、轴承支反力及箱体振动频域响应。
7.根据权利要求6所述的一种获取箱体和齿轮轴系耦合振动的装置，其特征在于，所述联合仿真模型包括：齿轮轴系弯扭耦合模型、变速器箱体动力学模型、及综合刚度计算模型。
8.根据权利要求7所述的一种获取箱体和齿轮轴系耦合振动的装置，其特征在于，所述变速器箱体动力学模型通过如下方法进行建立：
获取箱体的三维模型、及材料密度，生成所述箱体的各部件的质量参数；
根据所述箱体的三维模型及所述质量参数进行弹性化处理；
建立经过弹性化处理后的所述箱体与变速器的关联,以获得所述箱体与所述变速器在连接节点处的形变量。
9.根据权利要求7所述的一种获取箱体和齿轮轴系耦合振动的装置，其特征在于，所述齿轮轴系弯扭耦合模型通过如下方法进行建立：
建立齿轮轴系统力学模型,并将所述轮轴系统划分为若干个质量点；
获取所述系统力学模型各轴段的参数，其中，所述各轴段的参数包括弯曲刚度、弯曲阻尼、扭转刚度和扭转阻尼；
并根据所述各轴段的参数建立每一质量点的齿轮轴系弯扭耦合模型。
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