CN115510624A - 一种驱动桥总成动力学性能分析方法 - Google Patents

一种驱动桥总成动力学性能分析方法 Download PDF

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Abstract

一种驱动桥总成动力学性能分析方法，所述方法包括以下步骤：步骤S1，根据主从动轴相关参数、滚动轴承相关参数和啮合副相关参数分别进行建立矩阵模型，提取箱体超单元后，将已建立的矩阵模型和提取的部件进行耦合组装，从而获得含箱体的锥齿轮系统；步骤S2，将步骤S1建立矩阵模型和提取过程中的得到信息输入到数据软件中，并将部件所需的计算工况信息导入到数据软件中，进行分析耦合组装后含箱体的锥齿轮系统的固有频率和临界转速；步骤S3，计算扭矩下耦合组装后含箱体的锥齿轮系统在轴承作用下主从动轴在轴承位置的振动加速度频谱图、振动加速度时间历程图和相图，从而完成驱动桥总成动力学性能分析。

Description

一种驱动桥总成动力学性能分析方法
技术领域
本发明涉及驱动桥总成动力学技术领域，具体涉及一种驱动桥总成动力学性能分析方法。
背景技术
随着高端豪华汽车对驱动桥性能要求的不断提高，驱动桥总成正朝着高速、重载和轻量化的方向不断发展，在驱动桥总成产品开发阶段需要考虑陀螺效应和不平衡质量的影响。同时，在驱动桥箱体轻量化发展过程中，箱体薄壁结构带来的柔性支撑，会使齿轮系统与箱体之间存在动力耦合效应，为获得更为准确的系统响应，更好地预测驱动桥系统的振动噪声，建立齿轮－轴－轴承－箱体全耦合模型来分析系统动力学特性具有重要的理论指导价值和工程意义。
在齿轮箱系统的动态特性传统计算中，常将齿轮传动系统与箱体分开考虑。许多学者针对齿轮啮合副动力学模型和齿轮转子系统动力学模型做了大量研究，侧重分析齿轮副以及转子的响应；而箱体则单独计算，计算动态特性时不考虑箱体，忽略其柔性的影响。然而，近年来高速化、轻量化的发展越来越快，为获得更为准确的系统响应，更好地预测驱动桥系统的振动噪声，齿轮系统与箱体之间存在的动力耦合效应将不可被忽略。
因此，现有的齿轮系统耦合的研究缺少考虑箱体柔性的全耦合的模型。
现有技术，专利文献CN107391816B公开了“一种驱动桥桥壳振动噪声数值确定方法”，基于有限元分析获取车门密封条压缩过程的非线性压缩载荷-变形量数据，用包含非线性轴承单元的模态综合模型实现驱动桥系统的动力学建模和计算，将求得的桥壳轴承边界动态载荷用于完整桥壳有限元模型的振动噪声数值计算，克服了现有方法没有考虑传动系统与桥壳的非线性轴承刚度耦合，导致无法准确求得桥壳边界动态激励载荷的不足，同时克服了模态综合模型无法直接获得完整桥壳模型的振动噪声计算结果的不足。专利文献CN110222471B公开了“一种齿轮传动系统全耦合动力学建模方法”，引入模块化思想在动力学系统中考虑了箱体模型，充分考虑了各模型之间的相互耦合关系，计算精度更高，而且能运用于多输入多输出复杂齿轮传动系统的动力学分析中，能够较准确地模拟直齿、斜齿、人字齿啮合频率激励下的齿轮传动系统全耦合动力学特性。
综上所述，现有的齿轮系统耦合的研究缺少考虑箱体柔性的全耦合的模型。
发明内容
本发明解决了现有的齿轮系统耦合的研究缺少考虑箱体柔性的全耦合的模型的问题。
本发明所述的一种驱动桥总成动力学性能分析方法，所述方法包括以下步骤：
步骤S1，根据主从动轴相关参数、滚动轴承相关参数和啮合副相关参数分别进行建立矩阵模型，提取箱体超单元后，将已建立的矩阵模型和提取的主从动轴、滚动轴承、啮合副和箱体超单元的进行耦合组装，从而获得含箱体的锥齿轮系统；
步骤S2，将步骤S1建立矩阵模型和提取过程中的得到信息输入到数据软件中，并将主从动轴、滚动轴承、啮合副和箱体超单元的所需的计算工况信息导入到数据软件中，进行分析耦合组装后含箱体的锥齿轮系统的固有频率和临界转速；
步骤S3，计算扭矩下耦合组装后含箱体的锥齿轮系统在轴承作用下主从动轴在轴承位置的振动加速度频谱图、振动加速度时间历程图和相图，从而完成驱动桥总成动力学性能分析。
进一步地，在本发明的一个实施例中，所述的根据主从动轴相关参数进行建立矩阵模型，包括以下步骤：
步骤S101，采用有限节点法对主从动轴进行离散化处理，从而得到若干个节点；
步骤S102，将主从动轴上每个Timoshenko梁单元的质量矩阵、刚度矩阵和陀螺矩阵按节点位置进行装配，得到主从动轴的总体质量矩阵、总体刚度矩阵和总体陀螺矩阵后，将主动轴和从动轴的总体质量矩阵、总体刚度矩阵和总体陀螺矩阵按对角矩阵方式进行装配，生成轴系的总体质量、总体刚度和总体陀螺矩阵。
进一步地，在本发明的一个实施例中，所述的采用有限节点法对主从动轴进行离散化处理，包括以下步骤：
步骤S1011，沿轴线把主从动轴离散为若干个节点并将其组成不同类型单元，通过各单元受力分析建立单元运动方程；
步骤S1012，利用有限元法将各单元矩阵进行组装，得到以各节点位移为广义坐标的主从动轴整体运动方程。
进一步地，在本发明的一个实施例中，所述的节点包括轴节点、齿轮节点、轴承节点和额外节点；
所述轴节点选取在轴的端点、轴截面尺寸有突变处、齿轮齿宽端点处、功率输入点和输出点；
所述齿轮节点选取在齿轮齿宽中点处；
所述轴承节点选取在轴承宽度中点处；
所述额外节点能够根据计算时间和计算精度需求增加轴节点数，划分更为详细的轴段单元。
进一步地，在本发明的一个实施例中，所述的每个Timoshenko梁单元的质量矩阵、刚度矩阵和陀螺矩阵是其长度、外径、内径和转速的函数。
进一步地，在本发明的一个实施例中，所述的根据滚动轴承相关参数进行建立矩阵模型，具体为：
计算出滚动轴承的刚度矩阵和阻尼矩阵后，根据滚动轴承的布置节点编号装配到轴系总体刚度和阻尼矩阵中；
所述的滚动轴承的刚度矩阵是基于六个自由度建立对角矩阵；
所述的滚动轴承的阻尼矩阵是通过Rayleigh阻尼计算。
进一步地，在本发明的一个实施例中，所述的根据啮合副相关参数进行建立矩阵模型，具体为：
根据齿轮副之间的啮合刚度、啮合阻尼和方向向量，得到齿轮副的啮合刚度矩阵和阻尼矩阵，然后根据小齿轮和大齿轮所处节点编号将刚度矩阵和阻尼矩阵组装到系统总体矩阵中。
进一步地，在本发明的一个实施例中，所述的提取箱体超单元采用固定界面子结构法。
进一步地，在本发明的一个实施例中，所述的将主从动轴、滚动轴承、啮合副和箱体超单元的建模和提取过程中分别得到的主从动轴、滚动轴承、啮合副和箱体超单元的信息包括：
主从动轴的质量矩阵、主从动轴的刚度矩阵、主从动轴的阻尼矩阵信息、滚动轴承的质量矩阵、滚动轴承的刚度矩阵、滚动轴承的阻尼矩阵信息、啮合副的质量矩阵、啮合副的刚度矩阵、啮合副的阻尼矩阵信息、箱体超单元的质量矩阵、箱体超单元的刚度矩阵和箱体超单元的阻尼矩阵信息。
进一步地，在本发明的一个实施例中，所述的箱体超单元的质量矩阵和箱体超单元的刚度矩阵的提取采用ABAQUS进行。
本发明解决了现有的齿轮系统耦合的研究缺少考虑箱体柔性的全耦合的模型的问题。具体有益效果包括：
1、本发明所述的一种驱动桥总成动力学性能分析方法，通过有限节点法和Timoshenko梁单元进行轴的柔性处理，通过Rayleigh阻尼计算得到滚动轴承阻尼矩阵，考虑时变啮合刚度、动态传动误差及啮合阻尼进行啮合副建模以及利用模态综合法提取壳体超单元，从而建立齿轮－轴－轴承－箱体柔性的全耦合模型来分析驱动桥动力学特性，为齿轮系统和箱体系统动态性能优化提供了理论依据。
2、本发明所述的一种驱动桥总成动力学性能分析方法，所述的分析方法可以无需进行外部的激励计算，在考虑时变啮合刚度激励的情况下，对全耦合模型动态特性进行研究，解决了现有的需要在外部进行激励的计算的问题。
附图说明
本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是具体实施方式所述的主从动轴装配图。
图2是具体实施方式所述的小齿轮轴离散化处理图。
图3是具体实施方式所述的大齿轮轴和差速器离散化处理图。
图4是具体实施方式所述的网格划分后的梁单元图。
图5是具体实施方式所述的锥齿轮副啮合示意图。
图6是具体实施方式所述的内部的节点图。
图7是具体实施方式所述的齿轮传动系统整体模型图。
图8是具体实施方式所述的采用Newmark-β法求解系统的运动控制方程的计算流程图。
图9是具体实施方式所述的某计算工况对应的输出扭矩下的Campbel图。
图10是具体实施方式所述的振动加速度频谱图。
图11是具体实施方式所述的振动加速度时间历程图。
图12是具体实施方式所述的相图。
具体实施方式
下面结合附图将对本发明的多种实施方式进行清楚、完整地描述。通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
本实施方式所述的一种驱动桥总成动力学性能分析方法，所述方法包括以下步骤：
步骤S1，根据主从动轴相关参数、滚动轴承相关参数和啮合副相关参数分别进行建立矩阵模型，提取箱体超单元后，将已建立的矩阵模型和提取的主从动轴、滚动轴承、啮合副和箱体超单元的进行耦合组装，从而获得含箱体的锥齿轮系统；
步骤S2，将步骤S1建立矩阵模型和提取过程中的得到信息输入到数据软件中，并将主从动轴、滚动轴承、啮合副和箱体超单元的所需的计算工况信息导入到数据软件中，进行分析耦合组装后含箱体的锥齿轮系统的固有频率和临界转速；
步骤S3，计算扭矩下耦合组装后含箱体的锥齿轮系统在轴承作用下主从动轴在轴承位置的振动加速度频谱图、振动加速度时间历程图和相图，从而完成驱动桥总成动力学性能分析。
本实施方式中，所述的根据主从动轴相关参数进行建立矩阵模型，包括以下步骤：
步骤S101，采用有限节点法对主从动轴进行离散化处理，从而得到若干个节点；
步骤S102，将主从动轴上每个Timoshenko梁单元的质量矩阵、刚度矩阵和陀螺矩阵按节点位置进行装配，得到主从动轴的总体质量矩阵、总体刚度矩阵和总体陀螺矩阵后，将主动轴和从动轴的总体质量矩阵、总体刚度矩阵和总体陀螺矩阵按对角矩阵方式进行装配，生成轴系的总体质量、总体刚度和总体陀螺矩阵。
本实施方式中，所述的采用有限节点法对主从动轴进行离散化处理，包括以下步骤：
步骤S1011，沿轴线把主从动轴离散为若干个节点并将其组成不同类型单元，通过各单元受力分析建立单元运动方程；
步骤S1012，利用有限元法将各单元矩阵进行组装，得到以各节点位移为广义坐标的主从动轴整体运动方程。
本实施方式中，所述的节点包括轴节点、齿轮节点、轴承节点和额外节点；
所述轴节点选取在轴的端点、轴截面尺寸有突变处、齿轮齿宽端点处、功率输入点和输出点；
所述齿轮节点选取在齿轮齿宽中点处；
所述轴承节点选取在轴承宽度中点处；
所述额外节点能够根据计算时间和计算精度需求，增加轴节点数，划分更为详细的轴段单元。
本实施方式中，所述的每个Timoshenko梁单元的质量矩阵、刚度矩阵和陀螺矩阵是其长度、外径、内径和转速的函数。
本实施方式中，所述的根据滚动轴承相关参数进行建立矩阵模型，具体为：
计算出滚动轴承的刚度矩阵和阻尼矩阵后，根据滚动轴承的布置节点编号装配到轴系总体刚度和阻尼矩阵中；
所述的滚动轴承的刚度矩阵是基于六个自由度建立对角矩阵；
所述的滚动轴承的阻尼矩阵是通过Rayleigh阻尼计算。
本实施方式中，所述的根据啮合副相关参数进行建立矩阵模型，具体为：
根据齿轮副之间的啮合刚度、啮合阻尼和方向向量，得到齿轮副的啮合刚度矩阵和阻尼矩阵，然后根据小齿轮和大齿轮所处节点编号将刚度矩阵和阻尼矩阵组装到系统总体矩阵中。
本实施方式中，所述的提取箱体超单元采用固定界面子结构法。
本实施方式中，所述的将主从动轴、滚动轴承、啮合副和箱体超单元的建模和提取过程中分别得到的主从动轴、滚动轴承、啮合副和箱体超单元的信息包括：
主从动轴的质量矩阵、主从动轴的刚度矩阵、主从动轴的阻尼矩阵信息、滚动轴承的质量矩阵、滚动轴承的刚度矩阵、滚动轴承的阻尼矩阵信息、啮合副的质量矩阵、啮合副的刚度矩阵、啮合副的阻尼矩阵信息、箱体超单元的质量矩阵、箱体超单元的刚度矩阵和箱体超单元的阻尼矩阵信息。
本实施方式中，所述的箱体超单元的质量矩阵和箱体超单元的刚度矩阵的提取采用ABAQUS进行。
本实施方式基于本发明所述的一种驱动桥总成动力学性能分析方法，提供一种实际的实施方式：
一种驱动桥总成动力学性能分析方法，包括驱动桥总成动力学建模、系统固有频率提取、振动响应分析。
一、驱动桥总成动力学建模包括轴系建模、支撑轴承建模、啮合副建模、壳体超单元提取及部件耦合组装，如图1所示。在进行动力学建模时，对模型进行一定的简化，简化原则如下：
(1)忽略倒角、退刀槽等微小量几何形状的影响；
(2)花键按照分度圆直径等效，忽略花键齿的影响；
(3)轮齿的啮合等效为“齿轮啮合作用”，利用非线性弹簧、阻尼来模拟；
(4)忽略齿面摩擦的影响；
(5)大齿轮轴更复杂一些，为简化计算把差速器和大齿轮固定在一起。
步骤1：轴系建模
对于驱动桥总成，轴系建模的第一步就是需要将轴系进行离散化处理。本发明采用有限节点法对齿轮轴系进行离散化处理：首先沿轴线把转子系统按三类部件离散为一系列节点并组成不同类型单元，通过各单元受力分析建立单元运动方程。然后利用有限元法的思想将各单元矩阵进行组装，可得到以各节点位移为广义坐标的系统整体运动方程。这样一个连续分布齿轮系统的振动问题，就可以化为有限个自由度系统的振动问题。其中节点包含以下几种类型：
(1)轴节点:通常选取在轴的端点、轴截面尺寸有突变处、齿轮齿宽端点处、功率输入和输出点；
(2)齿轮节点:选取在齿轮齿宽中点处；
(3)轴承节点:选取在轴承宽度中点处；
(4)额外节点：在实际处理时可根据计算时间和计算精度需求，适当增加轴段节点数，划分更为详细的轴段单元。
主从动轴按图2和图3进行离散化处理：
根据小齿轮轴的外径和内径大小，可以将小齿轮轴划分为18个子段；大齿轮轴和差速器刚性连接起来，划分为14个子段。
轴系建模第二步需要将离散处理后的轴进行柔性处理。基于第一步轴段离散处理，每个子段再根据需要划分为若干个Timoshenko梁单元，本发明按照每个子段划分为一个梁单元进行处理。
网格划分后的梁单元如4图所示：
每个梁单元由2个节点共计12自由度组成，其质量矩阵、刚度矩阵和陀螺矩阵是梁单元长度、外径、内径和转速的函数，并且可以根据拉格朗日方程推导出来。
将主从动轴上每个Timoshenko梁单元的质量矩阵、刚度矩阵和陀螺矩阵按节点位置进行装配，可以得到主从动轴的总体质量矩阵、总体刚度矩阵、总体陀螺矩阵。之后，将主动轴和从动轴的总体质量矩阵、总体刚度矩阵和总体陀螺矩阵按对角矩阵方式进行装配，生成轴系的总体质量、刚度和陀螺矩阵。
步骤2：支撑轴承建模
滚动轴承刚度矩阵基于6自由度建立对角矩阵，阻尼矩阵通过Rayleigh阻尼计算得到，即Cb＝αKb，其中α为阻尼系数。计算出滚动轴承的刚度和阻尼矩阵后，根据滚动轴承的布置节点编号装配到轴系总体刚度和阻尼矩阵中。其中轴承的刚度是随着转速和扭矩的不同而变化的。
步骤3：啮合副建模
齿轮副之间的耦合作用采用时变啮合刚度km、啮合阻尼cm以及静态传动误差es表示。齿轮副之间沿啮合线方向的动态啮合力可以表示为：
Figure BDA0003832383210000112
其中δm为齿轮副沿啮合线方向上的相对加速度，并且δm＝δd-es，δd为齿轮副的动态传动误差。
f(δm)为分段线性间隙函数：
Figure BDA0003832383210000111
对于锥齿轮副，其啮合如图5所示：
根据齿轮副之间的啮合刚度和啮合阻尼以及方向向量，可以得到齿轮副的啮合刚度矩阵Km＝kmVcTVc和阻尼矩阵Cm＝cmVcTVc，然后根据小齿轮和大齿轮所处节点编号将刚度矩阵和阻尼矩阵组装到系统总体矩阵中。其中齿轮的啮合刚度也是随着扭矩的变化而改变的。
步骤4：壳体超单元提取
完整的齿轮传动系统不仅包含由齿轮副、传动轴、轴承组成的传动系统，还应该包括箱体等结构系统。由于箱体模型较大，如果直接采用三维有限元模型，划分网格后，箱体中包含了大量的节点和网格信息，这将导致计算量巨大，甚至在目前的技术下无法计算，效率低下，同时我们需要关注的箱体频率大多为低频，对于箱体的高阶频率并不关心。合理建立箱体的等效模型十分重要。目前在有限元理论中，减缩系统自由度数目是广泛采用的方法，因此可以将箱体三维模型等效为一个超单元，该超单元自由度少，且低阶固有频率与箱体三维模型时的固有频率一致。超单元建模常用的方法是动力减缩(部件模态综合法CMS)。
动力减缩也叫动态子结构法或者模态综合法，目前常用的有3种方法：固定界面子结构法、自由界面和混合界面子结构法。本发明在提取箱体矩阵时采用的是固定界面子结构法。
模态在固定界面的模态综合法由两部分组成，第一部分是固定界面的主模态，第二部分是约束模态。
固定界面模态为在完全固定的界面上的加速度条件下，子结构系统的模态。根据假设条件可以得到：
Figure BDA0003832383210000121
约束模态为在界面固定下，依次释放界面上的每个自由度，同时令其取单位值所得到的静态加速度：
Φj＝-Kjj-1KijIj＝-Kii-1Kij；
其中，省略掉固定界面模态中的高阶模态，只保留k列低阶主模态。
对于箱体超单元的质量矩阵以及刚度矩阵的提取可以利用ABAQUS来进行，具体的步骤如下：
第一步：建立三维模型
建立箱体的等效模型之前，需要建立箱体实际的三维模型。为了获得较好的网格属性，可对箱体进行简化处理，可以去掉一些小圆角、倒角等不影响系统固有频率的结构，最后将三维模型保存为.inp的格式，导入到ABAQUS中。为了能够与整体动力学模型轴承节点匹配，在箱体有限元模型中轴承中心建立节点。
第二步：设置单元属性和材料属性
单元类型可以选择四面体和六面体，在相同的单元数目情况下，选择六面体会使结果精度更高，但是同时加大了网格划分的时间，降低了效率。在进行模态分析时，只要网格密度合理，四面体和六面体的结果差别不大。本发明采用了四面体单元，其精度比线性四面体单元高。另外还需设置质量单元，该单元主要用于提取箱体质量矩阵和刚度矩阵。材料属性可根据箱体的具体材料而定。
第三步：网格划分
ABAQUS中具有自动划分网格功能，可以设置单元尺寸，一般在提取箱体矩阵前先进行网格收敛性验证，即划分一系列的网格数目，进行模态分析，查看箱体的固有频率结果，当两种网格数目下，箱体固有频率值相差不大时，则表示收敛。
第四步：创建刚性区域
在前面的建模过程中，应用了梁单元来建立轴的模型，梁单元有两个节点，轴与箱体通过轴承连接，为了能够连接轴与箱体，必须在箱体上建立对应的节点。轴承与箱体的接触实际上是面接触，因此需要将节点与箱体上的轴承支撑面进行耦合，选择耦合功能来耦合所有自由度。
第五步：求解设置
在ABAQUS中的求解模块里，设置分析类型，同时设置输出为质量矩阵和刚度矩阵。完成后，约束箱体底座，设置主自由度，选择轴承节点为主自由度。
第六步：求解并输出矩阵
如图6所示，其中红点表示内部的节点，求解完成后，即可得到超单元的输出文件，该文件包含了模型的全部信息，经过数据处理后，便可以得到与箱体等效的超单元模型的质量矩阵以及刚度矩阵。
步骤5：部件耦合组装
要完成齿轮转子系统的整体建模，需要通过装配手段进行处理。主动齿轮与从动齿轮通过齿轮啮合单元连接，齿轮轴与箱体通过轴承单元连接，齿轮轴与齿轮之间通过节点位置对应叠加。对于一对啮合的齿轮转子系统，整体组装矩阵可以分成3部分，第一部分是主动轮轴，第二部分是从动轮轴，第三部分是箱体超单元。主动轴与从动轴的耦合通过齿轮啮合效应单元实现，主从动轴与箱体的耦合通过轴承单元实现。这样组装后便可以形成了齿轮传动系统整体模型，如图7所示：
将激励扭矩Te、负载扭矩Tl和齿轮副之间的动态啮合力按节点索引编号装入总体激励向量，得到总的激励向量。
采用Newmark-β法求解系统的运动控制方程。在Newmark-β中，控制参数β和γ的取值影响着算法的精度和稳定性，当γ取1/2时，这个方法才具有二阶精度，因此，一般取γ＝1/2，0≤β≤1/4。
Newmark-β法的稳定性条件为
Figure BDA0003832383210000141
当γ＝1/2，β＝1/4时，稳定性条件Δt≤∞，即算法为无条件稳定的。实际上也有取γ-2β＝0的参数组合以形成无条件的稳定算法。
采用Newmark-β法求解系统的运动控制方程的计算流程图如8图所示：
二、系统固有频率提取
分析含箱体的锥齿轮系统的固有频率及临界转速。固有频率曲线与同步涡动线的交点即为系统的临界转速和固有频率。由于齿轮系统在建模时考虑了陀螺效应的影响，因此系统在随转速升高过程中固有频率会随转速升高而增大(正向涡动)或减小(反向涡动)。临界转速的改变是由于不同扭矩下轴承刚度数值不同引起的变化
将建模过程得到的各部件的质量、刚度、阻尼矩阵等信息输入Matlab软件，同时将所需的计算工况信息导入Matlab，则可以分析含箱体的锥齿轮系统的固有频率及临界转速。
如图9所示为某计算工况对应的输出扭矩下的Campbel图，其中，“1xfm”表示齿轮副1阶啮合频率的同步涡动线。
三、振动响应分析
如图10-12所示，振动响应分析包含各计算扭矩下锥齿轮系统在轴承作用下主从动轴在轴承位置的振动加速度频谱图、振动加速度时间历程图以及相图—庞加莱图。
以上对本发明所提出的一种驱动桥总成动力学性能分析方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种驱动桥总成动力学性能分析方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
步骤S1，根据主从动轴相关参数、滚动轴承相关参数和啮合副相关参数分别进行建立矩阵模型，提取箱体超单元后，将已建立的矩阵模型和提取的主从动轴、滚动轴承、啮合副和箱体超单元的进行耦合组装，从而获得含箱体的锥齿轮系统；
步骤S2，将步骤S1建立矩阵模型和提取过程中的得到信息输入到数据软件中，并将主从动轴、滚动轴承、啮合副和箱体超单元的所需的计算工况信息导入到数据软件中，进行分析耦合组装后含箱体的锥齿轮系统的固有频率和临界转速；
步骤S3，计算扭矩下耦合组装后含箱体的锥齿轮系统在轴承作用下主从动轴在轴承位置的振动加速度频谱图、振动加速度时间历程图和相图，从而完成驱动桥总成动力学性能分析。
2.根据权利要求1所述的一种驱动桥总成动力学性能分析方法，其特征在于，所述的根据主从动轴相关参数进行建立矩阵模型，包括以下步骤：
步骤S101，采用有限节点法对主从动轴进行离散化处理，从而得到若干个节点；
步骤S102，将主从动轴上每个Timoshenko梁单元的质量矩阵、刚度矩阵和陀螺矩阵按节点位置进行装配，得到主从动轴的总体质量矩阵、总体刚度矩阵和总体陀螺矩阵后，将主动轴和从动轴的总体质量矩阵、总体刚度矩阵和总体陀螺矩阵按对角矩阵方式进行装配，生成轴系的总体质量、总体刚度和总体陀螺矩阵。
3.根据权利要求2所述的一种驱动桥总成动力学性能分析方法，其特征在于，所述的采用有限节点法对主从动轴进行离散化处理，包括以下步骤：
步骤S1011，沿轴线把主从动轴离散为若干个节点并将其组成不同类型单元，通过各单元受力分析建立单元运动方程；
步骤S1012，利用有限元法将各单元矩阵进行组装，得到以各节点位移为广义坐标的主从动轴整体运动方程。
4.根据权利要求3所述的一种驱动桥总成动力学性能分析方法，其特征在于，所述的节点包括轴节点、齿轮节点、轴承节点和额外节点；
所述轴节点选取在轴的端点、轴截面尺寸有突变处、齿轮齿宽端点处、功率输入点和输出点；
所述齿轮节点选取在齿轮齿宽中点处；
所述轴承节点选取在轴承宽度中点处；
所述额外节点能够根据计算时间和计算精度需求增加轴节点数，划分更为详细的轴段单元。
5.根据权利要求2所述的一种驱动桥总成动力学性能分析方法，其特征在于，所述的每个Timoshenko梁单元的质量矩阵、刚度矩阵和陀螺矩阵是其长度、外径、内径和转速的函数。
6.根据权利要求1所述的一种驱动桥总成动力学性能分析方法，其特征在于，所述的根据滚动轴承相关参数进行建立矩阵模型，具体为：
计算出滚动轴承的刚度矩阵和阻尼矩阵后，根据滚动轴承的布置节点编号装配到轴系总体刚度和阻尼矩阵中；
所述的滚动轴承的刚度矩阵是基于六个自由度建立对角矩阵；
所述的滚动轴承的阻尼矩阵是通过Rayleigh阻尼计算。
7.根据权利要求1所述的一种驱动桥总成动力学性能分析方法，其特征在于，所述的根据啮合副相关参数进行建立矩阵模型，具体为：
根据齿轮副之间的啮合刚度、啮合阻尼和方向向量，得到齿轮副的啮合刚度矩阵和阻尼矩阵，然后根据小齿轮和大齿轮所处节点编号将刚度矩阵和阻尼矩阵组装到系统总体矩阵中。
8.根据权利要求1所述的一种驱动桥总成动力学性能分析方法，其特征在于，所述的提取箱体超单元采用固定界面子结构法。
9.根据权利要求1所述的一种驱动桥总成动力学性能分析方法，其特征在于，所述的将主从动轴、滚动轴承、啮合副和箱体超单元的建模和提取过程中分别得到的主从动轴、滚动轴承、啮合副和箱体超单元的信息包括：
主从动轴的质量矩阵、主从动轴的刚度矩阵、主从动轴的阻尼矩阵信息、滚动轴承的质量矩阵、滚动轴承的刚度矩阵、滚动轴承的阻尼矩阵信息、啮合副的质量矩阵、啮合副的刚度矩阵、啮合副的阻尼矩阵信息、箱体超单元的质量矩阵、箱体超单元的刚度矩阵和箱体超单元的阻尼矩阵信息。
10.根据权利要求1所述的一种驱动桥总成动力学性能分析方法，其特征在于，所述的箱体超单元的质量矩阵和箱体超单元的刚度矩阵的提取采用ABAQUS进行。
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