基于ADAMS振动仿真的动传系统振动问题整改

基于ADAMS振动仿真的动传系统振动问题整改

冯哲张德华王伟

东风柳州汽车有限公司广西柳州541007

摘要：某牵引车在重载10Km/h左右车速爬坡时出现变速箱抖动大问题，需要整改。在ADAMS中建立仿真模型，复现了问题，并确定了整改目标。通过仿真对比分析，确定最佳措施，实车整改验证显示整改措施有效，问题得以解决。该案例是运用ADAMS仿真分析技术成功解决了该振动问题。

关键词：动力传动系统；ADAMS；振动

前言*

某牵引车在重载以10km/h左右车速爬坡时出现变速箱振动大的问题。实车现场测试结果如下图1所示（变速箱上振动加速度，单位：m/s²，下同）：

图1故障工况测试结果

结果显示故障工况下Z向的振动加速度有明显峰值，且远大于X、Y向振动峰值；相同车速下平路工况进行测试，结果显示振动峰值仅为爬坡时峰值的1/5~1/6。

1理论分析

此车型的传动轴采用不等速万向节连接，传动轴转动时会产生2阶振动，2阶振动大小跟传动轴夹角及传递的扭矩大小有关[2]，在固有模态分析的基础上，进行激励频域响应分析，提取变速箱的振动各方向响应。频率响应分析结果如下图2所示。

图2系统振动频域响应分析结果

上图显示变速箱的z向振动在7.8Hz处出现了大的峰值，且Z向的响应远大于X、Y向响应；与实际测试结果（见图1）也一致。

采用如下计算公式可以计算出1阶频率。

式中，n传动轴理论平均转速；R驱动轮滚动半径0.496m；V行车速度10Km/h；i是驱动桥总传动比：4.11。2阶为一阶频率的2倍：约为7.34Hz，此频率与测试出现的振动频率7.5Hz非常接近。

经计算在相同车速下，爬坡时传动轴输出扭矩是平路工况11倍左右，因此会导致爬坡时变速箱振动加速度明显加大。

同时由于在此频率下出现了振动峰值，判断动力传动的悬置系统某一阶固有频率可能接近于此7.5Hz。

2系统固有模态仿真分析

在ADAMS中建立如下的振动仿真分析模型如图3所示。

图3动力传动系统振动仿真分析模型

如上图所示，在ADAMS中建仿真分析模型已经实际的动力传动及模型参数（发动机、变速箱、传动轴质量及惯性参数和悬置参数，及传动轴夹角）。

对建立的仿真模型进行系统固有模态分析，分析结果如下表1所示.

表1系统固有模态分析结果

结果显示动力传动系统存在7.83Hz模态，与传动轴输入到变速箱的振动激励频率7.34Hz非常接近，会导致变速箱振动响应增大。以降低7.34Hz左右频率下频域响应为目标，寻找最优整改措施。

3各整改方案仿真分析对比

基于理论分析和动力学振动仿真分析，提出如下的改进思路：

措施1、减少传动轴万向节传动夹角，以此减少变速箱受到的激励输入；

措施2、改变变速箱处的悬置软垫支撑，优化其固有模态频率，避开7.8Hz，从而改善变速箱在此频率下的隔振效果；

措施3、综合应用措施1和措施2；

各整改措施频域响应对比分析如下：

a.措施1与原状态对比b.措施2与原状态对比c.措施3与原状态对比

4各整改方案实车测试验证

基于仿真分析结果，按措施3进行实车整改，整改后与原方案测试结果对比如下：

测试结果显示原7.5Hz对应的最大振动峰值已消除，实车上原故障已不存在。该措施实施后，客户对整改后状态表示认可。

结束语

在ADAMS中建立仿真分析模型，仿真再现了实际测试中的问题现象。通过对问题的理论分析并在ADAMS中建立改进后模型进行振动仿真分析对比，验证了整改措施。依据仿真分析结果对实车整改并进行验证测试，测试结果与振动仿真分析结果效果一致，显示整改措施有效，原车问题得以解决。案例显示通过ADAMS的振动仿真分析，可以有效的帮助我们解决动力传动系统的相关振动问题。

参考文献：

[1]庞剑，何华等.卫汽车噪声与振动理论与应用[M].北京理工大学出版社，200623（1）：293-296

[3]M.Zhou，N.Pagaldipti，H.L.Thomas.2000；AnIntegratedApproachForTopology，sizingAndshapeOptimization，AIAA-2000-4946

[4]冯志华.基于灵敏度分析的机械结构动力学修改[J].苏州丝绸工学院学报，2000，20（4）：46-50.

[5]Voth，B.1999：Usingautomaticallygeneratedshapevariablestooptimizestampedplates.TechnicalMemorandum，AltairEngineering，Inc，Troy，MI