整车模型仿真分析

4.4.1 整车模型建立

由于轴系模型3档仿真结果不理想，故在此基础上做了进一步改进。搭建整车传动

系统组建完整动力传动系统离散化模型。如图4-14中A代表发动机模块，B代表离合器模块，C代表变速箱模块，D代表传动系统模块

，E代表后桥模块。

1（ 修正了发动机输入，引入了发动机实际的缸压和活塞连杆参数。搭建 了实际发动机零件惯量参数，使用油门开度来控制缸压，驱动活塞曲柄，输出实际工 况下发动机扭矩。

2（

对离合器根据其特征曲线图4-4设置成两级摩擦刚度。变速箱依然简化成传动比和刚度惯量当量模块。

3（ 同时考虑了后桥的参数，将简化成和变速箱一样的传动比刚度模型。

考虑了轮胎的阻尼影响，以及细化了车辆负载。

`

图4-14细化发动机传动系统一维模型

利用AMESim软件动力传动系统模块中的发动机活塞曲柄连杆机构模型，输入 发动机的相关曲柄、连杆机构和活塞构件等几何参数；同时设置惯性模块，模拟单个 活塞曲柄连杆机构的当量惯量；考虑到刚性连杆的阻尼，故载入气缸之间的曲柄和 活塞摩擦当量阻尼系数以及搅油系数。发动机模块部分的工作控制逻辑，基本按照 实际发动机工作模式设计。通过曲轴输出端串联的角度传感器，实时反馈的曲轴转 角，用来控制发动机发火。带入发动机缸压曲线，通过所存储的压力控制模块来调用

。发动机点火顺序和间隔均由状态控制模块存储的发火初始相位角和间隔角来控制

。本文样车的发动机点火控制系统参数特征：样车搭载为4缸四冲程直列发动机，发 火次序为1-3-4-2，发火间隔角为180度。

发动机发火压力控制原理为：发动机输出端角度传感器从曲轴输出端获取的转 角．时间信号，激发每个活塞角度状态控制模块输出发火信号，使发火压力控制模块 输出发火压力数据。角度状态控制模块按照发动机点火顺序，依次、循环输出0-720量值信号给发火压力控制模块，发火压力控制模块按照事先输入的4缸发动机缸

压曲线图4-11，依次、循环输出给发动机活塞模型发火压力，作用在活塞上的发火压力通过连杆

，在曲柄上产生连续的振动扭矩输出。软件可以方便的从活塞曲柄连杆机构模块上 测得活塞压力变化曲线。

第四章 轴系扭转振动仿真分析

4.4.2 整车模型仿真分析

本文所用样车主要抱怨在3档加速时，发动机转速1200rpm和1800rpm附近时，车 身明显抖动伴随车内booming。同时轴系模型计算出3

档有疑似振动，现使用整车模型对3档动力传动系统模型进行专项分析。

图4-23 各部件特征当量的转速波动

图4-23为3档时各部件特征当量的转速波动和该转速波动做FFT后所得振动曲线。上图中 红色线为发动机输出端的飞轮转速，绿色线为变速箱输入转速，蓝色为传动轴转速，

紫色为后桥输入转速。转速波动图的横坐标为时间，纵坐标为速度，转FFT后横坐标 为频率，纵坐标为振幅。由传动系统各部件特征当量的转速波动可以看出在该档位 下后桥存在明显波动。转速波动范围符合抱怨的发动机转速1200rpm和1800rpm区间

。转FFT后发现飞轮在30

Hz有个振幅达到150左右的振动，但是其余转速均在频率为62.79Hz的时候发生共振

，其中以后桥输入端幅度最大到达450以上，远远超过其他零件的倍数。该振动频率6 2.79Hz与样车抱怨的后桥频谱相匹配，见图1-3。进一步查看振型。

图4-24 3档一阶扭转振型

图4-24为该工况下整车3档一阶扭转振型，图中横坐标1、2、3、4、5、6、7、8、9、10依次代 表发动机、离合器、变速箱输入端、输出端、传动轴前段、传动轴后段、后桥、半轴以 及车身；纵坐标为振动贡献量。由图可见该模型在62Hz左右出现3档一阶扭振模态振 型。再该频率下后桥、半轴以及车身均出现同程度的振幅。发动机、变速箱和传动轴 前段以及传动轴后段的振幅几乎为零。并且后桥输入前后的零件存在了矢量方向的 差异，同时由于后桥前后振动贡献量的差异巨大。结合整车抱怨提出的后桥booming

，可以得出该档位在频率62Hz左右后桥输入端发生扭振，进一步激起后桥零件共振 产生整车抱怨提到的发动机转速1800rpm附近时，车身明显抖动伴随booming。这也 进一步验证了本次仿真的合理性。

4.3 本章小结

本章利用Amesim软件对样车传动系统扭转振动进行理论分析，建模以及仿真计 算分析。通过对轴系模型仿真所得系统扭转振动模态和振型进行分析，得出该模型 过于简化了发动机输入激励信号和部分参数。故所得该模型样车3档工况下结果失 真。进一步调整建立整车模型后，针对该档位仿真结果表明传动系统确实发生了扭 振情况。并且明确了发生扭振的频率为62Hz左右，发生扭振的具体原因是传动轴传 递扭矩至后桥时发生了扭振现象。该结果与样车抱怨问题相吻合。这对解决实际样 车工程问题提供了方向。