[发明专利]微面汽车底盘传动轴优化与后驱动桥动力学分析平台

摘要

本发明公开了一种微面汽车底盘传动轴布置优化与后驱动桥动力学分析平台。该平台以传动轴输入端万向节的夹角θ1和传动轴输出端万向节的夹角θ2为优化参变量，以传动轴万向节当量残差角最小为目标函数，优化过程采取复合形算法进行。对所述复合形进行最坏点查找、替换和反复迭代，最终完成优化计算。在传动轴布置优化的基础上，本发明利用分析平台的运动学和动力学分析模块，实现分析后驱动桥传动系模态和振动响应计算分析，为通过查找结构薄弱部位，进行结构修改提供了基础。使用本发明能够提高微面汽车底盘的设计效率和精度，减少了传动轴布置失误；还能够快速近似分析得到后驱动桥传动系动态特性，有利于缩短汽车底盘传动系产品设计周期。

主权项

1.一种微面汽车底盘传动轴优化与后桥驱动桥动力学分析平台，其特征在于，包括功能选择单元、运动分析单元、动力学分析单元、数据库；功能选择单元，根据用户选定的功能启动运动分析单元或动力学分析单元；运动分析单元具体包括运动分析参数输入模块、运动状态分析模块、传动轴布置优化模块、运动分析结果输出模块；运动分析参数输入模块，用于在运动分析单元被启动后，接收用户给定的分析参数，包括传动轴的布置方式、传动轴输入端万向节夹角θ₁的初始值θ_1，0、传动轴输出端万向节夹角θ₂的初始值θ_2，0、传动轴输入端角速度ω₁和传动轴输入端角加速度ε₁；将输入的分析参数输出给运动状态分析模块和传动轴布置优化模块，并备份到数据库；运动状态分析模块，用于将优化前后的分析参数代入传动轴运动模型，得到传动轴输出端旋转一周过程中的角速度和角加速度的变化数据，并输出给运动分析结果输出模块显示以及输出给数据库存储；传动轴布置优化模块，以传动轴输入端万向节的夹角θ₁和传动轴输出端万向节的夹角θ₂为优化参变量，以传动轴万向节当量残差角最小为目标函数，优化过程采取复合形算法进行；对复合形进行最坏点查找、替换和反复迭代，最终完成优化计算；将复合形最优点对应的传动轴两个万向节轴倾角作为优化结果，输出给运动分析结果输出模块显示以及输出给数据库存储；复合形法所用的目标函数和约束条件分别为：目标函数：minz=|θ12-θ22|;]]>约束条件：|θ₁-θ₂|≤6⁰ε₃≤500rad/s²；ω₃、ε₃≥0；θ₁，θ₂≥0；其中，ω₃、ε₃分别为传动轴输出端角位移、角速度和角加速度；在已知θ₁、θ₂、传动轴输入端角速度ω₁和传动轴输入端角加速度ε₁的情况下，可以利用传动轴运动学模型计算得到ω₃、ε₃；运动分析结果输出模块，用于将运动状态分析模块输出的变化数据绘制成变化曲线进行显示和/或输出；将传动轴布置优化模块获得优化结果显示和/或输出；动力学分析单元包括参数配置模块、固有频率和主振型分析模块、振动响应分析模块、动力分析结果输出模块；参数配置模块，用于当所在动力学分析单元被启动后，接收外部输入的待分析后驱动桥的型号，如果该型号的驱动桥为数据库中已有的驱动桥，则从数据库中调取待分析后驱动桥的基本力学参数；否则，接收外部输入的待分析后驱动桥的基本力学参数，并将型号和基本力学参数对应保存到数据库中；将得到的待分析后驱动桥的基本力学参数发送给固有频率分析模块和主振型分析模块；固有频率和主振型分析模块，用于在被动力学分析结果输出模块启动后，利用来自参数配置模块的待分析后驱动桥的基本力学参数，计算第1阶到第6阶的固有频率和主振型，供动力分析结果输出模块调用；并将计算结果备份到数据库；振动响应分析模块，用于在被动力学分析结果输出模块启动后，利用来自参数配置模块的待分析后驱动桥的基本力学参数以及用户输入的输入端万向节的当前夹角θ₁、输出端万向节的当前夹角θ₂、任意给定的转动轴输入端角速度ω₁，计算各节点振动角位移、角速度和角加速度的时域波形和频谱图，供动力学分析结果输出模块调用；并将计算结果备份到数据库；动力学分析结果输出模块，在接收到用户输入的固有频率和主振型分析指令时，启动固有频率和主振型分析模块开始分析，然后从固有频率和主振型分析模块读取用户选定阶数的固有频率和主振型数据，并以图形和数据形式显示；在接收到用户输入的振动响应分析指令时，弹出对话框提示用户输入θ₁、θ₂和ω₁，用户输入完成后启动振动响应分析模块开始分析，然后从振动响应分析模块读取各个节点的振动角位移、角速度和角加速度的时域波形和频谱图，根据用户选定的节点号和参数类型显示相应曲线；数据库，用于存储后驱动桥的型号和基本力学参数、用户输入的各种参数、运动分析结果和动力学分析结果。