变速器传动与振动分析

旋转机械中带传动的振动分析

SpectraQuest Inc. 8205 Hermitage Road Richmond, VA 23228

摘要：带传动在各种动力传动中应用广泛。对于传送带不正确的安装和维护将对机器的运行和

老化产生巨大的影响。广泛使用振动特征来研究带传动的故障。本文给出了由两个传送带驱动系统的实验结果，包括带张紧状态、运行速度、带轮的偏心度以及未校准等情况。结果表明：

偏心带轮将产生调幅和较大的振动，带轮的偏心很容易使传送带达到固有频率。同时，偏心对

振动特征的影响并不明显。

实验装置和过程

实验装置

本实验中用到的实验器材包括： SpectraQuest公司的机械故障仿真器(MFS)，两个A42 V

的传动带，装有VibraQuest数据采集和分析软件的笔记本，SpectraPad的便携式数据采集器，

两个PCB加速度计，Wilcoxon三轴的加速度计。

图1给出了MFS和加速度计以及结构的配置。

图1 实验装置

两个单轴的加速度计分别安装在外侧轴承座上的水平方向和竖直方向。三轴加速度计安装

在轴承座基座的顶部，通过轴连接着带轮。图1中的数字代表在数据获得系统上的通道数。带

传动的传动比是2.56。

实验过程

首先，记录下不同的转子速度和不同的张力下的基线数据。然后在驱动带轮上加入未校准

的补偿量，并且在相同的速度和张力下记录数据。最后，用另一个偏心带轮代替驱动带轮并在

相同的速度和张力下记录数据。在偏心带轮测试中，通过慢慢增加转子的速度观察传送带的共

振数据。

数据记录的频率上限是2000Hz，每次记录时间是8s。两个被测试的转子的速度分别是20Hz

和40Hz。注意这些数据可以从电机控制器读出，但是由于控制器存在误差，实际速度与读数有

所偏差。通过旋转螺钉改变两个带轮的中心距，调节传送带的张力。两个带轮的张力的高低是

由手感决定的。 结果和讨论

本节显示的数据是时域和频域的原始数据。 基准数据

第２３卷第６期　２０１０年１２月　Ｖｏ１．２３　Ｎｏ．６　Ｄｅｃ．２０１０　

加速工况下传动系统扭转振动分析　

周　林，郑四发，连小珉　

（清华大学汽车安全与节能国家重点实验室，北京１０００８４）　

摘要：传动系统对整车振动和噪声有着重要的影响。作为一个复杂的多自由系统，包括齿轮啮合刚度的非线性和传　动轴、半轴等柔性体。首先根据齿轮啮合传动的动力学模型，基于Ｈｅｒｔｚ碰撞理论建立了变速器５档传动齿轮的啮　合刚度分析模型；然后建立了车辆传动系统的多体动力学模型，包括变速器齿轮、传动轴、差速器、半轴和轮胎结　构，分析得到系统固有特性；融合基于Ｈｅｒｔｚ碰撞理论的变速器传动模型和基于多体动力学的刚柔动力学模型，对　加速工况的强迫扭转振动进行了仿真与分析，对比了含非线性齿轮传动的刚体模型及刚柔结合模型的分析结果，　最后通过实车进行了验证。　

关键词：传动系统；扭振；Ｈｅｒｔｚ；多体动力学；柔性体　中图分类号：Ｕ４６４．３３４；Ｏ３４７．６　文献标识码：Ａ　文章编号：１００４－４５２３（２０１０）０６－０６０１－０５　

引　言　

随着汽车工业的发展，人们对舒适性的要求不　

断提高，对整车振动与噪声性能提出了越来越严格　

的要求。车辆传动系统作为复杂的多体非线性动力　

学系统，扭转振动是其主要振动形式，也是影响车辆　

ＮＶＨ（Ｎｏｉｓｅ，Ｖｉｂｒａｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ｈａｒｓｈｎｅｓｓ）的重要原　

因。特别是加速工况下，短时间内发动机转速迅速上　

升，传动系统在宽频激振下容易形成共振并同时通　

过悬置传递到车身上，从而带来一系列振动与噪声　

现象。因此，动态工况下传动系统扭转振动分析具有　

重要的意义。　

在国内外对传动系统扭转振动分析过程中，传　

统的理论计算分析将传动系统简化多自由度的惯　

性一弹簧系统，通过测试系统各零部件的惯性参数和　

刚度参数，计算扭转振动的固有特性［１］。其中轴系扭　

转振动的建模方法发展了分布质量模型和集中质量　

模型　］，分布质量模型计算精度高但也更耗时。计　

第１期　汽齿科技　２００６年　

ＧＦ．６自动变速器传动原理分析　

杨玉兰　

ＧＭ正在开发新一代六档自动变速器—＿‘‘ＧＦ．６”，该项目产品型号共有Ｘ１５、Ｘ２２Ｆ、Ｘ２３Ｆ、　Ｘ２３ＦＨＤ和Ｘ２４Ｆ五种，将广泛配套于ＧＭ和ＳＧＭ生产的系列轿车和商务车。本文主要针对　Ｘ２３Ｆ分析一下ＧＦ－６自动变速器的传动原理。　“ＧＦ一６”系列变速器是美国通用汽车公司更新换代产品，其原有自动变速器系列产品（如　４Ｔ、４Ｌ及５Ｌ系列等），由于其结构复杂、工艺性差、重量重和燃油经济性差等问题已不适　应现代汽车发展方向和顾客需求。“ＧＦ．６”自动变速器结构紧凑，体积小、重量轻，承受的发　动机扭矩范围广，具有六个前进档和１个倒档，是目前世界上开发的最先进的自动变速器之　

１“ＧＦ一６’’自动变速器传动示意简图　

ＧＦ－６自动变速器主传动机构的剖视图如图１所示。　

图１　ＧＦ－

６自动变速器主传动机构剖视图　维普资讯 ・２、，　汽齿科技　２００６钲　

行星机构部分放大图如图２所示。　

从动齿圈　

图２行星机构部分放大图　联）　

ＧＦ－６自动变速器提供了七个不同的档位：Ｐ为停车档，用于汽车在停止的时候能够被启　动，并使汽车的主传动轴通过停车齿轮锁止器机械地锁止，所以Ｐ档只有在汽车完全停止之　后才被采用；Ｒ为倒车档，使汽车能反方向运行；Ｎ为空档，用来启动发动机，并且当汽车损　坏时，用来被牵引；Ｄ为超速档，用于所有的前进档；ｄ为直接档，用于除超速档之外的所有　前进档；２为只能在ｌ、２档位置运行，主要用于汽车满载、爬坡和加速的情况；ｌ为一档，　用于汽车起步时。　

２传动简图和结合元件状态表　

Ｘ２３Ｆ传动原理示意图如图３所示。　

图３　Ｘ２３Ｆ传动原理示意图　２　

从图３中可以看出该变速器由３排行星排机构、六个结合元件（３个制动器、２个离合器、　

一个自由轮）组成。其中：ＳＩ为输入太阳轮；ｓ２为输出太阳轮；ｓ３为从动太阳轮；Ｒｌ为输入　齿圈；Ｒ２为输出齿圈；Ｒ３为从动齿圈；Ｃ４５６、Ｃ３５Ｒ为离合器；Ｂ２６为制动器；ＢＩＲ为低倒　档制动器；Ｂ１２３４为制动器；Ｆ为自由轮；ＰＩ为输入支架；Ｐ２为输出支架；Ｐ３为从动支架。

纯电动汽车两档自动变速器传动系统的热分析开题报告

1. 研究背景和意义

随着环境保护意识的不断提高和能源问题的日益凸显，纯电动汽车作为一种新型的动力驱动方式，受到了越来越多的关注。与传统汽车相比，纯电动汽车采用的是电动驱动系统，具有零排放、低噪音、高效率等优点。然而，在纯电动汽车的发展过程中，还存在着许多技术难题，其中包括电池能量密度、充电时间、续航里程、电动机效率等问题。其中，纯电动汽车的传动系统也是一个关键技术领域，因为传动系统的设计、制造和性能直接影响到车辆的续航里程、加速性能、能量利用效率等方面。

纯电动汽车的传动系统通常采用单速传动方式，即车速与电动机转速之间的比例关系是一定的，这种传动模式的优点是结构简单、体积小、效率高，但是在高速行驶和加速过程中存在着一定的缺陷，比如加速能力受限、能量利用率不高等。因此，采用自动变速器传动系统是一个提升纯电动汽车动力性能的重要手段。自动变速器传动系统可以根据车速和负载情况自动调节电动机的转速和扭矩输出，从而提高车辆的驾驶性能、续航里程和能量利用率。然而，自动变速器传动系统的设计、制造和优化也是一个复杂的问题，需要充分考虑系统的热力学特性、传动效率、噪音振动等因素。

因此，对纯电动汽车的自动变速器传动系统进行热分析研究，不仅可以深入理解其传动机理和热力学特性，还可以为传动系统的设计和性能优化提供重要参考。

2. 研究问题和内容 本文将针对纯电动汽车的两档自动变速器传动系统进行热分析，旨在探究传动系统在不同条件下的热特性和热力学效率，为传动系统的设计和优化提供参考。具体研究问题和内容包括：

（1）两档自动变速器传动系统的结构和原理分析，包括齿轮传动结构、离合器控制系统、换挡逻辑等方面。

（2）传动系统的热力学特性分析，包括传动损失分析、热传导和辐射传热分析等方面。

（3）传动系统的运行状态模拟和仿真，基于MATLAB和Simulink等软件对传动系统的性能和效率进行分析和评价。