汽车传动轴中间支承的设计与试验研究

作     者：卢衍成 

作者单位：华南理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：赵学智;叶志刚

授予年度：2021年

学科分类：082304[工学-载运工具运用工程] 08[工学] 080204[工学-车辆工程] 0802[工学-机械工程] 0823[工学-交通运输工程] 

主      题：传动轴 中间支承 NVH性能 动力学仿真 有限元分析 振动测试 

摘      要：消费者对汽车整体性能的认知和要求越来越高,不仅表现在对动力、制动、加速等性能的要求,还表现在对汽车噪声、振动与声振粗糙度(NVH)性能的要求,并成为当下汽车购买者的重要考量之一。因此,解决好汽车NVH问题是提供汽车产品质量的重要表现。传动轴作为汽车动力传递的主要部件,在汽车行驶过程中担负着将发动机-变速箱输出的动力传递至后桥驱动轮的任务。但是由于传动轴结构本身的力学特性,并且工作在高转速工况下,不可避免的会出现振动现象,从而影响整车的NVH性能和乘坐舒适性。本文针对某一款车型传动轴中间支承与传动系的振动特性进行研究,论文的主要工作如下:(1)分析了十字轴万向节的力学特性,推导出中间支承在传动轴中的受力情况,通过改变中间支承刚度来避开与传动轴振动产生的共振频率;利用有限元法计算传动轴自由模态频率,并换算成对应的临界转速,求解出了中间支承刚度K的取值范围。(2)运用动力学仿真软件Adams建立传动轴系总成动力学模型,仿真对比分析单双层隔振中间支承对传动轴振动的影响。以中间支承刚度为设计变量,以中间支承座的振动加速度均方根RMS最小值为目标函数,对传动轴动力学模型进行仿真优化。研究中间支承刚度值变化对传动轴振动的影响,并得出最优中间支承弹性刚度值。(3)设计中间支承结构,然后通过有限元分析软件Hypermesh的前处理模块对中间支承橡胶部件划分网格,并利用ABAQUS对网格模型建立完整的有限元模型,进行有限元仿真计算与分析;最后对中间支承样件进行静态特性实验测试,并与仿真得到的静刚度结果对比。(4)通过整车振动测试,提取中间支承处和后桥壳处的振动信号,并加以处理分析,对比传动轴中间支承刚度优化前后对整车振动的影响,并以驾驶座椅导轨的振动加速度均方根值作为整车的振动评价指标,评价试验车的振动性能。