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1、車輛動力學-傳動系統(tǒng)動力學講義【北京理工大學】傳動系統(tǒng)動力學講義2009-2010學年1前言一、傳動系統(tǒng)簡介傳動裝置的功用是把發(fā)動機的功率傳遞到主動輪驅(qū)動車輛行駛，實現(xiàn)減速增矩；實現(xiàn)車輛變速；實現(xiàn)車輛的倒擋行駛、車輛制動、停車和必要時切斷發(fā)動機動力；利用發(fā)動機制動、拖車起動發(fā)動機等。除上述的基本功用外，傳動裝置還可以有一些輔助的功用：輸出功率帶動壓氣機、輸出。（1（2力性好；具有自動適應性，提高了操縱方便性和車輛在壞路面上的通過性；充分發(fā)揮發(fā)動機性能，有利于減少排氣污染；減振、吸振、減緩沖擊，提高傳動、動力壽命和乘坐舒適性。缺點是效率低，結構
2、復雜，成本高。（3）定軸傳動由于結構簡單，制造成熟，成本低而被廣泛應用。行星傳動結構緊湊、壽命長、噪音小，工藝要求高，成本高。二、傳動系統(tǒng)載荷車輛在使用中傳動裝置可能發(fā)生的故障，分為兩類：1．當作用在零件上的應力超過材料的強度極限時，產(chǎn)生的突然———————————————————————————————————————————————破壞；2．在使用期間內(nèi)，在零件上由于逐漸累積的損壞而產(chǎn)生的破壞，例如：疲勞2損壞、磨損、塑性變形不可恢復的累積等。車輛傳動裝置的零部件承受的載荷性質(zhì)主要是發(fā)動機和道路激勵以及傳動系內(nèi)部的沖擊等交變載荷，在這種隨
3、時間變化的載荷的作用下，其破壞形式一般是疲勞破壞。統(tǒng)計資料表明，零件的破壞50%?90%為疲勞破壞。隨著車輛傳動裝置向高轉(zhuǎn)速、高功率密度方向發(fā)展，其零部件的應力越來越高，使用條件越來越惡劣，發(fā)生疲勞破壞的現(xiàn)象越來越多。因此，在車輛傳動裝置的設計中，僅進行靜強度計算，是遠遠不夠的，必須計算零件的疲勞壽命。傳動裝置穩(wěn)態(tài)工況是車輛以等速在不變路面條件下行駛的工況，在這種工況下傳動裝置各構件的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速是保持不變的。嚴格說來，這種車輛行駛工況很少能遇到，從實際應用來說，認為轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速對其自身的最大值在?10%的范圍內(nèi)變化的工況是穩(wěn)態(tài)工況。穩(wěn)定工況時的
4、載荷包括發(fā)動機激勵、齒輪嚙合激勵、履帶、萬向節(jié)等穩(wěn)態(tài)激勵作用下的傳動系統(tǒng)載荷車輛傳動系統(tǒng)的過渡工況指車輛從一種穩(wěn)定工況向另一種穩(wěn)定工況的過渡，包括車輛的起步、加速、減速、換擋、制動、轉(zhuǎn)向等。過渡工況除作用有穩(wěn)定工況的全部激勵之外，還有主離合器、液力變矩器、同步器、換擋離合器以及制動器等的沖擊激勵。車輛在過渡工況下工作時間雖短，但是，車輛在行駛過程中，過渡工況頻繁出現(xiàn)，———————————————————————————————————————————————而且在過渡工況下，車輛傳動系統(tǒng)承受很大的動載荷，極易導致傳動系統(tǒng)零部件的突然損壞。車
5、扭振激勵源：發(fā)動機道路不平度，主動輪與?穩(wěn)定運動時的載荷：汽?履帶嚙合、齒輪傳動、帶角度偏移的萬向節(jié)等??起步、加速、換檔、制動、突然的沖擊?非穩(wěn)定工況時的載荷：?隨機載荷：行駛中，道路、油門等引起的載荷隨機變化是造成疲勞損??壞的根本原因。?三、傳動系統(tǒng)動力學研究目的傳動系統(tǒng)動力學研究目的可歸納為三點：1.仿真不同工況，預測系統(tǒng)性能對系統(tǒng)的加速性、爬坡性能等進行仿真，進行性能預測。2.獲取真實的載荷特性，用于強度設計?車輛在動態(tài)工況時，分析傳動裝置承受的最大載荷，用于動強度計算確定傳動系統(tǒng)過渡工況下的動載荷的方法一般都是采用拉格朗日方程建立
6、各個部件及整個傳動系統(tǒng)的微分方程，運用通用計算機仿真軟件，如Matlab/Simulink、3Easy5、Pro/Mechanica、Adams等，進行仿真求解運算。按照在傳動裝置過渡工況時觀察到的動載荷作為設計轉(zhuǎn)矩進行計算。?分析各種動態(tài)工況載荷，用于載荷譜設計和疲勞壽命計算進行疲勞壽命預測的前提是已獲得經(jīng)過加工處理的載荷譜和材———————————————————————————————————————————————料疲勞特性曲線。這樣就可以采用適當?shù)姆椒▽π略O計的零件壽命進行預測，或者在原設計進行改進時進行評估。在靜強度設計中，盡管利
7、用最大的載荷進行設計，且將動載荷的影響利用動載荷系數(shù)轉(zhuǎn)化為靜載荷加大了設計載荷的強度，然而它不能反映出載荷隨機變化的規(guī)律，不能反映出載荷幅值的大小及出現(xiàn)次數(shù)，因而也就不知道載荷幅值大小及出現(xiàn)的次數(shù)對機件的損傷程度。對于有限壽命產(chǎn)品設計，安全使用和體積重量指標是相互矛盾的，現(xiàn)代設計強調(diào)有條件主動地將產(chǎn)品使用壽命作為預定設計指標，在計劃方案可行性論證時，進行疲勞和壽命細節(jié)分析，強化薄弱部位，優(yōu)化結構，使得系統(tǒng)各部件具有相同的中值壽命、可靠壽命或安全壽命。?分析穩(wěn)定工況振動特性，用于NVH設計軸系的扭振會帶來許多負面的影響，其最直接的作用就是使傳動
8、載荷產(chǎn)生波動，特別是當扭振的激振頻率與系統(tǒng)的固有頻率相同時，軸系的扭矩值大幅增加，即發(fā)生共振，此時對系統(tǒng)的破壞尤為顯著。扭振所帶來的載荷波動，會對零件的機械強度產(chǎn)生
