5-传动系统

11.传动系统部件2.传动系统噪声和振动现象3.传动系统部件噪声和振动原因4.传动系统噪声和振动原因5.传动系统噪声和振动控制6.传动系统噪声和振动控制的发展趋势传动系统噪声和振动2传动系统部件按照传动系统划分的汽车一览表•FWD(前轮驱动)•RWD(后轮驱动)•AWD(全轮驱动)和4WD传动系统部件:•变速器•轴或者FDU(前微分单元)RDU(后微分单元)•PTU(动力取舍平衡单元)•传动轴•半轴•连接装置•支撑件(轴承,隔振器,支架,等等）变速箱分动器后传递轴后驱动桥后半轴前传递轴前驱动桥前半轴支撑轴承万向节BalancePlane变速箱分动器后传递轴后驱动桥后半轴前传递轴前驱动桥前半轴支撑轴承万向节变速箱分动器后传递轴后驱动桥后半轴前传递轴前驱动桥前半轴支撑轴承万向节BalancePlane功能提供动力和驱动汽车3传动系统产生的NVH现象NVH现象频率范围激励源低频轰鸣噪声(30~80hz)30–80Hz不平衡力低频轰鸣状噪声80–300Hz不平衡力猫叫噪声300–1000Hz齿轮啮合力不舒适性/振动20-80Hz不平衡力Take-offShudder10-30Hz悬架/轴的过量D/L角Chunk振动冲击齿轮噪声齿轮啮合力FWD空转振动20–40Hz空转点火阶次发动机点火4传动系统产生的NVH现象例:低频轰鸣噪声10152025303540455020406080100Frequency(Hz)dB(A)•空转低频轰鸣噪声被认为由传动系统产生•在空转驱动和模拟控制器条件下,在36Hz的第三阶次峰值达到44dB(A).低频轰鸣噪声也可以被认为在巡航条件下产生5例:猫叫噪声由传动轴的振动产生。测试和CAE显示454Hz的传动轴模态在3100rpm产生猫叫噪声一个纸衬垫(CB衬垫),406.5mm(16”)长,有一个平均1~1.5%阻尼在原型传动轴的中部能实现.纸衬垫在原型汽车上测试传动系统产生的NVH现象例:猫叫噪声•猫叫噪声通常在变速器,axle,等处产生.•有时,猫叫噪声也可以由传动轴的振动产生6Theclunk,被认为是在踩下或者松开踏板的条件下产生的金属冲击噪声,大多源于传动或者最终驱动的负载齿轮对的冲击.一个通过后座沿着扭矩传递齿轮对的被放大的严重的齿轮冲击通过悬架系统或者其它通道传到内部腔中.例:Clunk噪声齿轮冲击噪声传动系统产生的NVH现象7传动系统产生NVH的原因部件产生NVH的原因1.齿轮啮合2.传动轴不平衡3.由Cardon连接产生的第二阶次振动系统产生NVH的原因1.模态一致2.装配问题3.传递通道源–通道–响应•变速器隔振器•传动轴隔振器•中心轴承•低频轰鸣噪声,与传动系统旋转阶次有关•低频轰鸣状噪声,与发动机点火阶次有关•纯音噪声，与齿轮猫叫噪声有关•方向盘上能感觉的到的振动•座椅上能察觉得到的振动•脚或者脚趾头能察觉得到的振动8振源:1.不平衡(部件,接触面,和基于偏差的不平衡)2.非定速连接第二对激励3.轴向连接跳进的结果4.齿轮变速器误差5.齿轮磨损6.惯性振动(由于过大的连接角产生的不均衡运动)7.矢量结合噪声源:1.轴(传动轴)辐射出来的噪声2.变速器辐射出来的噪声(齿轮冲击噪声,变速器齿轮猫叫噪声)传动系统产生NVH的原因9传动系统部件产生的NVH齿轮啮合传动系统的齿轮组合•变速器:行星装置用于转变schemes•车轴/微分单元:将动力从行星轴传递到微分半轴•传动箱体/PTU传动箱体链条10齿轮啮合变速器误差(TE):输出量的实际位置和它应该占据的位置之间的差值R1R212完美的变齿轮啮合:•几何形状完美•完全一致•无限制的刚度2*21*1RR•实际齿轮啮合:2R*21R*12*21*1RRTE=传动系统部件产生的NVH112450rpm(传动轴速度).cabin噪声和传动轴附近区域的噪声峰值1130Hz.singlefrequency,例:变速器猫叫噪声在微小的加速时产生传动系统部件产生的NVH齿轮啮合内部噪声传动轴附近的噪声测试12齿轮TE啮合刚度齿轮系动力学轴扭转振动D/S弯曲/扭转共振变速器箱体振动箱体辐射噪声变速器箱体/车体声学的敏感度后车轴和悬架振动隔振器/车体敏感度变速器齿轮猫叫噪声齿轮啮合产生TE噪声:变速器猫叫噪声振动:齿轮冲击噪声齿轮啮合传动系统部件产生的NVH13轴不平衡0501001502002503003504000100020003000400050006000ShaftSpeed(rpm)CentrifugalForce(N)10g-cm20g-cm40g-cm60g-cm80g-cm100g-cm传动系统部件产生的NVH•轴runout•轴偏差rCGrCGCGCG2mrFCG质心线几何中心线旋转中心线CGCG质心线几何中心线旋转中心线erRtxyijerRtxyij14传动轴的临界速度•定义:轴的旋转频率与轴的第一弯曲模态匹配,就像安装•在临界速度或者接近临界速度下运行可能导致传动轴或者变速器或者传递箱体的严重破坏2mrF轴不平衡传动系统部件NVH15由Cardon连接产生的第二阶次激励传动系统部件NVH16rOABrOAC被动轴的转速主动轴的转速12cos12cos12传动系统部件NVH由Cardon连接产生的第二阶次激励在一个循环内，被动轴的转速由大到小，再由小到大变化两次。这种转速的变化会引起轴系的振动，相对于一阶振动的主动轴来说，被动轴的这种扰动被称为是二阶振动。17传动系统pitchlinerunoute1eeeee2ee1传动系统NVH18传动系统弯曲和扭转传动系统NVH•传动系统第一弯曲模态和第一扭转模态可以被动力装置模态或者被轴的模态控制•系统的弯曲和扭转模态应该避免与动力装置和轴产生共振•这些模态可以用有限元分析来模拟19传动系统NVH由plunge力产生的振动•Take-offshudder(CVJinducedthrust-induced)•空转振动/低频轰鸣噪声(CVJ滑动阻力)•半轴轰鸣声(CVJ内在的背部冲击)•摩擦噪声(CVJ内部干涉)CVJ(常量速率接头)Plunge力产生于•CVJ•伸缩接头伸缩管201.传动轴和变速器齿轮耦合2.驱动轴合微分单元耦合3.半轴和变速器齿轮耦合4.半轴和微分单元耦合5.驱动轴和驱动轴耦合6.轴,轴承/支撑件/支架耦合7.轴的弯曲模态和扭转模态耦合8.传动系统模态和汽车车体模态耦合动力系统NVH被连接零件之间的模态耦合21动力系统NVH控制齿轮控制•降低齿轮变速器误差和pitch-line-run-out•优化轮齿•啮合刚度:轮齿啮合设计改进了的制造能力22轴的控制动力系统NVH控制•平衡轴•增加轴的临界速度•临界传动轴速度–用更大刚度和更轻的管子来提高临界速度,用两段驱动轴•轴和其它部件应该有好的平衡特性•将竖直的和水平的P/T模态至少扩大15%•将引起共鸣的模态从车腔声学模态中分离出来传动轴模态设计方针传感器传感器平衡质量块变速箱平衡平面驱动桥平衡平面传感器传感器平衡质量块变速箱平衡平面驱动桥平衡平面23•传动轴动力不平衡•将被连接的零件的模态解耦(模态分离)•优化传动系统传动角或者避免非常量速率接头•质量和调谐的阻尼器•主振控制系统•降低跳进作用(齿条和接头)•设计再次达到标定指数强度的系统系统控制动力系统NVH控制后变速箱平衡平面后驱动桥平衡平面驱动桥平衡平面中间轴承平面前变速箱平面后变速箱平衡平面后驱动桥平衡平面驱动桥平衡平面中间轴承平面前变速箱平面24通道控制传动系统NVH控制通道控制•改进隔离效力•降低车体/悬架敏感度隔振器中间轴承隔振器变速箱传递通道中间轴承传递通道驱动桥传递通道隔振器中间轴承隔振器隔振器中间轴承隔振器变速箱传递通道中间轴承传递通道驱动桥传递通道传动系统NVH通道:•变速器隔振器•传动轴隔振器(中间轴承)•车轴隔振器TFFS=TF*F25改进隔离效力•使用液压轴衬•增加支架频率•增加阻尼器通道控制传动系统NVH控制26车轴隔离通道控制传动系统NVH控制1.调整4个隔振器的位置来帮助解耦轴与扭矩转动轴附近的模态2.改善模态一致和轴的解耦以及子支架带有4隔振器系统的刚性体模态3.使用液压轴衬来增加敏感峰周围的低频阻尼4.调整这个峰的运转偏差模态去获得一个最高的液压轴衬的位置和方向偏差27阻尼器动力系统NVH控制•阻尼器可以用来降低单一频率的噪声或者振动峰值•阻尼器已经在变速器，车轴，支架、轴承,shiftcable,等等上面使用FEModeloftheSlipYokeDamper28扭转阻尼器降低变速器冲击噪声一个专门的阻尼器被安装在clutch之间由clutch接合产生的冲击噪声被降低了阻尼器动力系统NVH控制29•聚合体衬垫肯依在传动轴里紧密配合，也可以用于泡沫塑料或者纸板衬垫的代替者•线性聚合体提供高的内部阻尼来控制传动轴辐射的噪声.•由于高的损失因数,聚合体衬垫可以抑制在一个宽频率范围内的传动轴的高频瞬间模态.线性聚合体做为一个有效的传动轴辐射噪声阻尼器应该具有的重要参数:•损失因数和杨氏系数•外部直径与壁厚之比•在传动轴内部的衬垫的长度和位置•传动轴和衬垫之间的接触面降低传动轴高频噪声的线性聚合体传动系统NVH控制30变速器导致shiftstickler振动1.改变shiftcable刚度2.在shiftcable上加装阻尼器3.在变速器支架上加装阻尼器传动系统NVH控制31传动系统NVH控制增压设计•激励力强度的显著改善,例如动力不平衡或者动力齿轮啮合力32传动系统CAE建模分析传动系统NVH的三种方法•有限元建模:Nastran•边界元分析:SysNoise•多体建模传动系统CAE有限元分析FE被用来分析:•整个系统•传动轴•齿轮•……33边界元分析BEA被用来预测辐射噪声传动系统CAE建模传动系统CAE多体建模•用来简单快速的分析•用于theroretical分析,例如主动控制341.CAE模型分析2.最佳设计和增压设计3.主动控制4.3-轴5.RDU的4个隔振器隔离6.高共振频率下的短驱动轴7.降低高频噪声的新型线型材料8.通道控制9.阻尼器应用10.使用液压隔振器传动轴分析与控制的发展趋势趋势