关键词：驱动桥;;有限元分析;;模态实验;;振动与噪音测试;;拓扑优化
摘 要：汽车已成为人们日常出行的主要交通工具,现如今人们不仅关注汽车的安全性和经济性,也开始重点关注汽车的驾乘舒适性,而驾乘舒适性具体表现为汽车的振动与噪音特性。汽车的传动系统中,驱动桥的振动与噪音问题越来越凸显出来,成为人们关注的焦点。本文针对某型号汽车驱动桥,结合其在实际生产与使用过程中出现的振动与噪音问题展开研究,通过有限元分析和实验分析相结合的方式,对驱动桥的振动特性进行分析与研究。对于驱动桥总成在运行过程中产生的振动与噪音问题,首先开展了有限元分析方面的工作。通过Hypermesh软件建立桥壳的有限元模型,再利用Optistruct模块,对驱动桥桥壳进行模态分析,求出桥壳的固有频率和模态振形。其次,对驱动桥桥壳进行了模态实验,找出桥壳的固有频率和模态振形。将桥壳的有限元分析结果与实验结果进行对比,验证驱动桥桥壳有限元模型的准确性。另外,对驱动桥总成进行加速、匀速和减速工况下的振动与噪音测试,测试出驱动桥总成在各工况下的振动与噪音水平。通过对大量驱动桥进行测试发现,驱动桥总成在1800-2000转/分钟工况下的振动与噪音水平较高,超出产品设计要求。经过分析与研究,发现驱动桥总成在1800-2000转/分钟工况运行过程中,主减齿轮副的啮合频率与桥壳的第三阶固有频率较为接近,驱动桥总成存在共振情况。针对这一问题,利用HyperWorks软件中的Optistruct模块,对桥壳进行基于模态的拓扑优化,实现驱动桥桥壳的第三阶固有频率避频的优化。最后,根据桥壳拓扑优化的结果,对桥壳有限元模型进行改进,再次进行模态分析和验证。经过验证,发现桥壳拓扑优化结果能够实现桥壳第三阶固有频率的降频,进而实现驱动桥总成在1800-2000转/分钟工况下的主减齿轮副的啮合频率与桥壳第三阶固有频率的避频。同时,该优化措施对桥壳其他各阶频率影响不大,不会引起新的共振问题,为解决该型号汽车驱动桥的振动与噪音问题提供了一种解决方法与思路。
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