车辆起步工况下粘滑振动噪声分析与控制

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随着汽车工业科学技术的不断进步及人们生活水平的提高,汽车消费群体对于汽车安全性、乘坐舒适性、NVH(Noise,Vibration and Harshness)及耐久性在内的要求越来越高。在汽车动力传动系统中,经常由于零部件之间发生相对旋转摩擦而产生粘滑(Stick-slip)振动及噪声,而这种由摩擦诱发的粘滑振动会对汽车NVH、安全性等产生严重的影响,如雨刮异响、制动颤振等。因此探究传动系中的粘滑摩擦特征对于整车的NVH性能控制有着重要意义,同时对于其它类似结构的粘滑摩擦控制与提前进行粘滑风险规避都具有一定参考性。本论文针对某轿车车型轮端起步异响与某SUV车型变速器输出端起步异响的工程实际问题,将主客观评价分析方法与传动系结构特性分析方法相结合来进行异响源分析,并根据不同的异响发生部位提供不同的控制措施来抑制起步粘滑摩擦异响问题,本论文的研究内容和需要解决的问题主要体现在以下几个方面:(1)首先,针对某轿车车型在起步工况下的轮端异响问题,通过主观评价与客观实车测试初步进行异响源查找。同时辅以换装、改变锁紧扭力等方法进一步缩小异响范围,最终锁定异响源为轮毂轴承与传动半轴装配接触端面间发生粘滑现象导致异响发生。同时,对不同类型的轮毂轴承结构特点及装配特点进行分析,该轿车车型所采用的第一代轮毂轴承装配结构确有存在粘滑摩擦的可能性。(2)通过整车及传动系参数建立离合器、变速器、差速器、传动轴、车轮及Karnopp摩擦模型等AMEsim轮端起步粘滑异响仿真模型。通过在起步工况条件下实车测得的发动机输出扭矩、转速等信号输入至模型中作为激励,将实车测试的换挡进程、换挡位置等信息作为仿真模型中离合器、同步器控制信号设置的参考。仿真结果表明在起步过程中Karnopp摩擦模型中的摩擦力矩出现突变现象,即由静摩擦力矩(200N·m)瞬间转变为动摩擦力矩(145N·m),表明在起步过程中存在粘滑特征。此外,还仿真分析了发动机输出扭矩、摩擦系数、Stribeck常数对粘滑摩擦的影响规律。(3)根据驱动半轴与轮毂轴承的装配结构及AMEsim粘滑仿真分析有关结论,有针对性地提出多种工程化控制措施且对比了不同控制措施的性能差异。同时,对标市面上参考车型轮毂轴承结构特点,综合考虑控制效果、耐久性、成本等因素,最终采用在驱动半轴与轮毂轴承间添加带特制减摩涂层的减摩垫圈的方法成功解决起步异响问题。(4)基于对该轿车车型轮端起步异响分析的相关分析方法及结论,成功应用于另一某SUV车型在起步工况下变速器输出端的起步异响分析及控制。由于变速器输出端的工作条件优于轮端且根据实际的装配结构特点,采用更为经济实用的带储油微槽的减摩垫圈控制措施成功加以解决。综上,本论文以两个车型的起步异响问题控制为载体,全面系统性地就某轿车驱动半轴与轮毂轴承接触界面间的粘滑振动噪声问题及某SUV车型变速器输出端与联轴器接触界面间的粘滑噪声问题进行了分析改进使之满足各项技术指标,既满足了当前的开发需要,也为后续车型的开发积累了一定的可供借鉴的经验。
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