[发明专利]一种汽车传动轴中间支承动态特性的优化方法

权利要求书

1.一种汽车传动轴中间支承刚度的优化方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、建立传动轴总成三维模型及获取传动轴的特性参数；

S2、对建立的传动轴总成三维模型进行有限元仿真，建立传动轴模态分析模型，计算传动轴临界转速；

S3、根据振动力学的隔振理论，获取传动轴中间支承的优化区间；

S4、保留传动轴总成三维模型中的主要部件，导入到动力学仿真软件ADAMS中，并检查传动轴总成三维模型的完整性；主要部件包括前后传动轴管、花键轴、三个主动叉、三个被动叉、三个中间十字轴；

S5、在动力学仿真软件ADAMS中，根据传动轴总成各个部件之间的实际连接情况，设置对应的约束关系，添加相应的约束副和驱动，并添加中间支承与传动轴间连接的弹性元件，建立传动轴总成动力学模型；

S6、对建立的传动轴总成动力学模型进行验证；

S7、以传动轴中间支承支承座的振动加速度均方根RMS的最小值为优化目标表征传动轴的振动特性，真实反应中间支承的隔振效果，以传动轴中间支承刚度为设计变量进行仿真，得到传动轴中间支承的动态特性结果，并选取出传动轴中间支承的最优刚度值。

2.根据权利要求1所述的汽车传动轴中间支承刚度的优化方法，其特征在于：步骤S1中，根据图纸要求建立传动轴总成三维模型，设置好刚体部件的材料参数，并提取传动轴总成各个刚体部件相应的质量、惯性参数和质心位置。

3.根据权利要求2所述的汽车传动轴中间支承刚度的优化方法，其特征在于：采用三维建模软件UG建立传动轴总成三维模型。

4.根据权利要求2所述的汽车传动轴中间支承刚度的优化方法，其特征在于：步骤S2中，将传动轴总成三维模型导入到有限元前处理软件中，对导入的传动轴总成三维模型进行几何清理后，根据传动轴各部件的结构尺寸划分不同单元大小的网格，并检查网格单元质量，添加相对应的材料参数，最后将网格模型导入到有限元分析软件中，建立传动轴有限元模态分析模型，计算传动轴临界转速。

5.根据权利要求4所述的汽车传动轴中间支承刚度的优化方法，其特征在于：采用的有限元前处理软件为HYPERMESH。

6.根据权利要求4所述的汽车传动轴中间支承刚度的优化方法，其特征在于：采用的有限元分析软件为ABAQUS。

7.根据权利要求4所述的汽车传动轴中间支承刚度的优化方法，其特征在于：步骤S3中，计算传动轴中间支承与传动轴旋转时的共振区域，传动轴中间支承刚度公式具体如下：

式中，K表示传动轴中间支承刚度；ω是临界转速圆频率；频率比λ＝ω/ω_n，ω_n是传动轴中间支承的固有频率，λ的取值范围为2-2.5；m是传动轴中间支承的承载，是传动轴质量的一半；将数据代入公式中进行计算，即可获取传动轴中间支承的优化区间。

8.根据权利要求7所述的汽车传动轴中间支承刚度的优化方法，其特征在于：步骤S4中，将传动轴总成三维模型导入到动力学仿真软件ADAMS前，剔除数模中小零件，只留下主要部件；按部件分别保存为Parasolid的.x_t文件，然后再依次导入到动力学仿真软件ADAMS中，最后检查传动轴总成三维模型的完整性。

9.根据权利要求8所述的汽车传动轴中间支承刚度的优化方法，其特征在于：步骤S5中，根据传动轴总成各个部件之间的实际连接情况，在动力学仿真软件ADAMS中设置对应的约束关系，添加相应的约束副和驱动，添加传动轴中间支承与传动轴间连接的弹性元件：用Bushing单元代替传动轴中间支承内橡胶衬套，支承座安装孔位置的橡胶垫由弹簧代替。

10.根据权利要求1～9任一项所述的汽车传动轴中间支承刚度的优化方法，其特征在于：步骤S6具体如下：

S6.1、利用动力学仿真软件ADAMS自带的检测功能对传动轴总成动力学模型设置的约束及自由度进行检测，检查传动轴总成动力学模型的约束及自由度的详细信息，是否出现过度约束，如果没有过度约束，检测结果会显示‘无过度约束’，执行步骤S6.2；否则返回步骤S5重新设置传动轴总成动力学模型的约束，直到检测结果显示‘无过度约束’为止；

S6.2、给传动轴总成动力学模型中的驱动添加一个驱动转速，对比传动轴前端输入万向节叉和后端输出万向节叉的转速；

S6.3、若是在验证过程中无过度约束，并且输入和输出万向节叉的转速波动在±5％之内，则说明建立的传动轴总成动力学模型正确，能满足传动轴动力学的仿真要求；否则，说明建立的传动轴总成动力学模型不够准确，不能满足仿真要求，需要返回步骤S5重新建立模型。