《車輛傳動換擋過程非線性動力學建模與求解》是依託北京理工大學，由劉輝擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：車輛傳動換擋過程非線性動力學建模與求解
- 依託單位：北京理工大學
- 項目負責人：劉輝
- 項目類別：青年科學基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
車輛換擋過程的動力學特性對傳動系統強度、換擋品質和整車舒適性有著重要的影響，換擋離合器在結合過程中的大速差和摩擦係數、壓緊力等非線性動力學建模和求解是換擋過程動力學特性研究的關鍵。本項目以車輛傳動換擋過程動力學特性為研究對象，對非線性動力學模型建模和求解方法進行基礎科學研究。具體內容包括：（1）變拓撲結構時變系統多自由度非線性模型的建立及降維方法；（2）換擋瞬變過程複雜邊界條件的理論與試驗研究；（3）多自由度非線性動力學模型求解方法和仿真分析。通過本項目的研究，建立車輛傳動換擋過程時變系統多自由度非線性模型，揭示換擋離合器非線性油壓規律和摩擦係數的非線性變化規律，為車輛傳動的動強度設計、換擋品質和整車舒適性研究奠定理論和技術基礎。
結題摘要
基於圖論理論，將傳動系統中基本運動件映射為圖的頂點，它們之間的連線關係映射為圖的邊，由此建立用於傳動系統動力學分析的系統圖論模型。引入拓撲變換條件，通過對系統圖模型拓撲變換，結合部件模組化動力學模型，提出了車輛傳動多自由度系統換擋過程變拓撲結構模型的建模方法。採用剛柔耦合多體動力學模型建模方法建立發動機曲柄連桿機構模型，研究得到了換擋過程發動機激勵實時轉矩特性。研究提出了基於傳動系統彎扭耦合動態位移回響反饋的齒輪時變嚙合剛度計算方法，可更加準確地描述齒輪系統的嚙合狀態，進一步結合傳動系統振動非線性環節和部件模型，提出了多自由度時變非線性系統動力學模型的建模方法。對比研究多種降維方法，提出了適用於車輛傳動多自由度系統非線性振動模型的降維方法，採用Galerkin方法實現了不同工況下傳動系統多自由度時變非線性動力學模型的降維。對考慮非線性環節的系統動力學模型求解方法進行了系統的研究。對傳統數值計算方法求解非線性振動問題的適用性進行了深入研究，探索了精度較高且能很好的保持系統能量的保結構算法。經過對比分析並考慮到計算資源和計算規模，得到了適用於換擋過程的數字仿真方法。完成了高轉速多片濕式換擋離合器試驗以及充油規律等參數特性仿真研究，提出了基於潤滑理論的變拓撲過程離合器結合過程油膜特性的建模和求解方法，提出了離合器非線性摩擦轉矩的計算方法。研究了考慮非線性因素的傳動系統換擋過程衝擊特性，實現了換擋過程系統動力學特性的仿真分析，並完成了某車輛變速箱換擋特性的試驗驗證。研究揭示了不同換擋轉速、不同道路條件、離合器緩衝油壓特性、齒輪齒側間隙、齒輪嚙合阻尼對換擋過程系統動態特性的影響規律，為換擋平順性設計提供了參考。
