Анализ крутильных колебаний деталей автомобильной трансмиссии с гидротрансформатором
Ключевые слова:
компьютерная модель, трансмиссия автомобиля, гидротрансформатор, вынужденные крутильные колебания, спектральная плотностьАннотация
В статье представлены математическая и компьютерная модели для анализа крутильных колебаний автомобильной трансмиссии с планетарным редуктором и гидротрансформатором. Целью работы является анализ влияния неравномерности вращения коленвала двигателя на крутильные колебания деталей автомобильной трансмиссии с планетарным редуктором и гидротрансформатором. Компьютерное моделирование проводилось с использованием программного комплекса «Универсальный механизм». Проанализированы вынужденные крутильные колебания деталей трансмиссии во временной и частотной областях, вычислены статистические характеристики крутильных колебаний и собственные частоты трансмиссии для разных передач. Определены диапазоны значений угловой скорости коленвала, для которых осцилляции угловых скоростей и ускорений деталей трансмиссии имеют наибольшие значения. Использование гидротрансформатора позволяет существенно снижать быстрые осцилляции угловых скоростей и ускорений деталей трансмиссии. Угловые ускорения при блокировании гидротрансформатора возрастают сильнее, чем угловые скорости. При спектральном анализе крутильных колебаний автомобильной трансмиссии для определения значения шага представления результатов решающим является условие превышения частотой дискретизации удвоенного значения наибольшей частоты преобразуемой переменной. Модули спектров угловых ускорений турбины и других деталей передачи имеют до трех гармоник с амплитудами больше 0,1 амплитуды первой гармоники при заблокированном гидротрансформаторе. При разблокированном гидротрансформаторе модули спектров угловых ускорений не имеют высших гармоник с амплитудой больше 0,1 амплитуды первой гармоники. Результаты компьютерного моделирования могут быть использованы при проектировании автомобильных трансмиссий.
Библиографические ссылки
Yoon J.Y., Kim B. Gear rattle analysis of a torsional system with multi-staged clutch damper in a manual transmission under the wide-open throttle condition // Journal of Mechanical Science and Technology. 2016. Vol. 30 (3).
Рp. 1003–1019.
Modeling and analysis of friction clutch at a driveline for suppressing car starting judder / L.P. Li, Z.J. Lu, X.L. Liu et al. // Journal of Sound and Vibration, 2018. Vol. 424. Рp. 335–351.
Тарасик В.П. Математическое моделирование переключения передач с перекрытием характеристик управления // Автомобильная промышленность. 2016. № 7. С. 10–18.
Реутов А.А. Моделирование переключения передач автомобильной трансмиссии с гидротрансформатором // Автоматизация и моделирование в проектировании и управлении. 2022. № 2 (16). С. 27–38.
Реутов А.А. Моделирование переключения передач автомобильной трансмиссии с двойным сцеплением // Автоматизация и моделирование в проектировании и управлении. 2021. № 3-4 (14). С. 14–24.
Haj-Fraj A., Pfeiffer F. A model based approach for the optimization of gearshifting in automatic transmissions // International journal of vehicle design. 2002. Vol. 28 (1), Рp. 171–188.
Li L., Singh R. Analysis of start-up transient for a powertrain system with a nonlinear clutch damper // Mechanical Systems and Signal Processing. 2015. Vol. 62. Рp. 460–479.
Sezgen H.C., Tinkir M. Optimization of torsional vibration damper of cranktrain system using a hybrid damping approach // Engineering Science and Technology. 2021. № 24. Рp. 959–973.
Барков А.В., Баркова Н.А. Вибрационная диагностика машин и оборудования. Анализ вибрации. СПб. : СПбГМТУ, 2004. 156 с.
Effect of stiffness ratio of piecewise-linear spring on the occurrence of subharmonic nonlinear vibration in automatic transmission powertrain / T. Ryu, S. Rosbi, K. Matsuzaki et al. // Applied Mechanics and Materials. 2015. Vol. 786. Рp. 156–160.
Иванов С.Н. Колебания и вибрации трансмиссий автомобилей // Автомобильная промышленность. 2009. № 8. С. 14–16.
Sayın P., Schoftner J. Analytical Investigation on the Damping Performance of а torque Converter in an Automotive Driveline Model // MATEC Web of Conferences 2017. 108:07001. DOI 10.1051/matecconf/201710807001.
Fundamental study of subharmonic vibration of order 1/2 in automatic transmissions for cars / T. Ryu, T. Nakae, K. Matsuzaki et. al. // Journal of Physics: Conference Series, 2016. Vol. 744. 012206. DOI 10.1088/ 1742-6596 /744/1/012206.
Mendes A.S., Meirelles P.S., Zampieri D.E. Analysis of torsional vibration in internal combustion engines: modelling and experimental validation // Proc. IMechE Part K: Journal Multi-body Dynamics. 2008. Vol. 222. Рp. 155–178. DOI 10.1243/14644193JMBD1.
Diesel engine torsional vibration control coupling with speed control system / Guo Yibin, Li Wanyou, Yu Shuwen et al. // Mechanical Systems and Signal Processing, 2017. Vol. 94. Рp. 1–13.
Lin, T.R., Zhang, X.W. A study of the torsional vibration of a 4-cylinder diesel engine crankshaft // Lecture Notes in Mechanical Engineering. Springer Nature Publ, 2019. Р. 383–392.
Brancati R., Rocca E., Lauria D. Feasibility study of the Hilbert transform in detecting the gear rattle phenomenon of automotive transmissions // Journal of Vibration and Control. 2018. Vol. 24 (12). Рp. 2631–2641.
Modeling of transmission. User's manual // Universal mechanism : site. URL: http://www.universalmechanism.com/download/90/eng/22_um_driveline.pdf (Дата обращения: 18.01.2022).
