一种用于车辆动力学仿真的大转角离合器扭矩传递特性预测方法
一种用于车辆动力学仿真的大转角离合器扭矩传递特性预测方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种用于车辆动力学仿真的大转角离合器扭矩传递特性预测方法。
【背景技术】
[0002] 随着车辆传动系统NVH(Noise, Vibration and Harshness)技术的不断发展，为 了解决传动系统出现的变速器齿轮敲击、Clonk等振动噪声难题，传统离合器扭转减振器已 经不能满足使用要求，大转角离合器扭转减振器应运而生。相应地，在产品开发前期，急需 一种基于前期基本设计参数、可预测考虑迟滞特性的大转角离合器扭转减振器扭矩传递特 性的方法，将预测方法应用于包括大转角离合器扭转减振器的车辆传动系统动力学特性建 模数值仿真研究时，要求可避免微分方程迭代求解时出现的数值收敛性和稳定性问题。
[0003] 现有的关于离合器扭转减振器扭矩传递特性预测方法的研究只针对传统离合器 扭转减振器，且预测方法中忽略了离合器扭转减振器迟滞特性，对于准确预测离合器扭转 减振器扭矩传递特性具有很大的局限性，使得包括该传统离合器扭转减振器的车辆动力传 动系统动力学特性数值建模仿真结果与工程实际存在较大偏差。此外，将传统的离合器扭 转减振器扭矩传递特性预测方法用于包括离合器扭转减振器的车辆传动系统动力学特性 建模数值仿真时，可引起微分方程迭代数值收敛性和稳定性问题。目前，对于大转角离合器 的研究，多集中于大转角离合器扭转减振器具体机械结构设计或者总成布置研究，而缺少 基于其设计参数、可准确预测其扭矩传递特性的研究方法，并且该研究方法应保证可有效 解决包括大转角扭转减振器模型的动力传动系统数值仿真时收敛性和稳定性问题。
【发明内容】
[0004] 为解决上述技术问题，本发明提供一种用于车辆动力学仿真的大转角离合器扭矩 传递特性预测方法，方法如下， 给定大转角离合器扭转减振器基本设计参数； 预测大转角离合器扭转减振器扭矩传递特性； 选择基于拟合因子的双曲正切拟合函数； 选定拟合因子； 将不同拟合因子的双曲正切拟合函数与大转角离合器扭转减振器扭矩传递特性进行 拟合； 反复调整拟合因子，得到有效的拟合后的大转角离合器扭转减振器扭矩传递特性，并 构成大转角离合器扭转减振器扭转特性预测模型。
[000引在上述方案的基础上，所述双曲正切拟合函数为
，其中β为拟合因子。
[0006]在上述方案的基础上，所述大转角离合器扭转减振器基本设计参数包括： 大转角离合器扭转减振器驱动侧各级弹性刚度《心;，其中i=l，2.. .η; 大转角离合器扭转减振器拖动侧各级弹性刚度,.，其中i=l，2...η; 大转角离合器扭转减振器驱动侧各级间的转折转角無f，其中i=l，2. . .η; 大转角离合器扭转减振器拖动侧各级间的转折转角袭;，其中i=l，2. . . η; 大转角离合器扭转减振器驱动侧各级迟滞扭矩，其中i=l，2. . .η; 大转角离合器扭转减振器拖动侧各级迟滞扭矩，其中i=l，2. . .η; 预加载扭矩和了ΡΙ2; 预加载扭矩作用角度參W。
[0007]在上述方案的基础上，所述预测大转角离合器扭转减振器扭矩传递特性，是预测 大转角离合器扭转减振器总传递扭矩了&，所述总传递扭矩由弹性传递扭矩了;h、迟滞扭 矩^和预加载扭矩组成。
[000引在上述方案的基础上，所娃
其中
[0009] 在上述方案的基础上，所述将不同拟合因子的双曲正切拟合函数与大转角离合器 扭转减振器扭矩传递特性进行拟合，是将基于不同拟合因子的双曲正切函数与?：&、与?的 阶跃函数，W及了的分段线性函数进行拟合。
[0010] 在上述方案基础上，所述拟合后的大转角离合器扭转减振器扭矩传递特性，大转 角离合器扭转减振器总传递扭矩!、弹性传递扭矩、迟滞扭矩7^和预加载扭矩，拟 合后各传递扭矩大小分别为：
[0011] 在上述方案的基础上，所述大转角离合器扭转减振器扭转特性预测模型，能直接 用于包括该大转角离合器扭转减振器的车辆传动系统动力学特性数值仿真模型中。
[0012] 本发明的优点在于，基于具有非对称特性的大转角离合器的基本设计参数，利用 基于不同拟合因子的双曲正切拟合函数，准确预测考虑迟滞特性、可推广的η级大转角离合 器扭转减振器扭矩传递特性，并且可将预测得到的扭转减振器扭矩传递特性应用于带有该 大转角离合器模型的车辆传动系统动力学特性数值仿真分析，有效解决传统的扭转减振器 扭矩传递特性预测方法用于计算时出现的数值稳定性和收敛性问题。
【附图说明】
[0013] 图1是大转角离合器扭转减振器基本设计参数表格； 图2是大转角离合器扭转减振器扭矩传递特性曲线； 图3是大转角离合器扭转减振器弹性扭矩特性曲线； 图4是大转角离合器扭转减振器迟滞扭矩特性曲线； 图5是大转角离合器扭转减振器预加载扭矩特性曲线。
【具体实施方式】
[0014] 首先给定大转角离合器扭转减振器产品前期基本设计参数，需要的参数如图1中 所示，各参数含义如图3、图4和图5中所示。其中，
[0015]根据图1中的大转角离合器扭转减振器产品前期基本设计参数，直接预测可推广 的考虑迟滞现象的憐级大转角离合器扭转减振器扭矩传递特性。大转角离合器扭转减振器 总传递扭矩(如图2中所示）由弹性传递扭矩7k (如图3中所示）、迟滞扭矩福，（如图4中所 示)和预加载扭矩(如图5中所示)组成，各传递扭矩大小分别为：
[0016] 由式1至式4可知，具有非对称特性的大转角离合器扭转减振器扭矩传递特性函数 为阶跃函数和分段线性函数的叠加，将其直接应用于包括该大转角离合器扭转减振器的车 辆传动系统动力学特性建模数值仿真时，可引起微分方程迭代时的数值收敛性和稳定性问 题。
[0017] 进一步的，选择基于拟合因子的双曲正切拟合函数，初步选定拟合因子大小。选定 的双曲正切拟合函数为：
式中，β为拟合因子。
[0018] 进一步的，利用基于不同拟合因子大小的双曲正切函数，分别对式2和式4中的阶 跃函数与公式3分段线性函数进行拟合，得到拟合后的可推广的Π 级大转角离合器扭转减 振器总传递扭矩2^、弹性传递扭矩片。、迟滞扭矩了&和预加载扭矩，拟合后各传递扭矩 大小分别为：
[0019]进一步的，将经过拟合后的可推广的η级大转角离合器扭转减振器扭转特性预测 模型直接用于包括该大转角离合器扭转减振器的车辆传动系统动力学特性数值仿真模型 中，可避免出现微分方程迭代过程中的数值难W收敛W及数值不稳定性问题;结合数值仿 真结果准确性和求解效率，再次调整初步选定的拟合因子大小直至得到有效结果。
【主权项】
1. 一种用于车辆动力学仿真的大转角离合器扭矩传递特性预测方法，包括下列步骤， 给定大转角离合器扭转减振器基本设计参数； 预测大转角离合器扭转减振器扭矩传递特性； 选择基于拟合因子的双曲正切拟合函数； 选定拟合因子； 将不同拟合因子的双曲正切拟合函数与大转角离合器扭转减振器扭矩传递特性进行 拟合； 反复调整拟合因子，得到有效的拟合后的大转角离合器扭转减振器扭矩传递特性，并 构成大转角离合器扭转减振器扭转特性预测模型。2. 根据权利要求1所述的一种用于车辆动力学仿真的大转角离合器扭矩传递特性预测 方法，其特征在于，所述双曲正切拟合函数为，其中β为拟合因子。3. 根据权利要求1所述的一种用于车辆动力学仿真的大转角离合器扭矩传递特性预测 方法，其特征在于，所述大转角离合器扭转减振器基本设计参数包括： 大转角离合器扭转减振器驱动侧各级弹性刚度，其中i=l，2.. .η; 大转角离合器扭转减振器拖动侧各级弹性刚度，其中i=l，2...η; 大转角离合器扭转减振器驱动侧各级间的转折转角，其中i=l，2.. .η; 大转角离合器扭转减振器拖动侧各级间的转折转角為￡，其中i=l，2... η; 大转角离合器扭转减振器驱动侧各级迟滞扭矩_,<，其中i=l，2.. .η; 大转角离合器扭转减振器拖动侧各级迟滞扭矩，其中i=l，2.. .η; 预加载扭矩和; 预加载扭矩作用角度#0。4. 根据权利要求1所述的一种用于车辆动力学仿真的大转角离合器扭矩传递特性预测 方法，其特征在于，所述预测大转角离合器扭转减振器扭矩传递特性，是预测大转角离合器 扭转减振器总传递扭矩所述总传递扭矩^由弹性传递扭矩、迟滞扭矩和预加载 扭矩^M h组成。5. 根据权利要求4所述的一种用于车辆动力学仿真的大转角离合器扭矩传递特性预测 方法，其特征在于，所述，其中6. 根据权利要求5所述的一种用于车辆动力学仿真的大转角离合器扭矩传递特性预测 方法，其特征在于，所述将不同拟合因子的双曲正切拟合函数与大转角离合器扭转减振器 扭矩传递特性进行拟合，是将基于不同拟合因子的双曲正切函数与^、&的阶跃函数， 以及的分段线性函数进行拟合。7. 根据权利要求6所述的一种用于车辆动力学仿真的大转角离合器扭矩传递特性预测 方法，其特征在于，所述拟合后的大转角离合器扭转减振器扭矩传递特性，大转角离合器扭 转减振器总传递扭矩T&、弹性传递扭矩2^、迟滞扭矩和预加载扭矩7^^，拟合后各传递 扭矩大小分别为：8.根据权利要求1所述的一种用于车辆动力学仿真的大转角离合器扭矩传递特性预测 方法，其特征在于，所述大转角离合器扭转减振器扭转特性预测模型，能直接用于包括该大 转角离合器扭转减振器的车辆传动系统动力学特性数值仿真模型中。
【专利摘要】本发明提供一种用于车辆动力学仿真的大转角离合器扭矩传递特性预测方法，方法如下，给定大转角离合器扭转减振器基本设计参数；预测大转角离合器扭转减振器扭矩传递特性；选择基于拟合因子的双曲正切拟合函数；选定拟合因子；将不同拟合因子的双曲正切拟合函数与大转角离合器扭转减振器扭矩传递特性进行拟合；反复调整拟合因子，得到有效的拟合后的大转角离合器扭转减振器扭矩传递特性，并构成大转角离合器扭转减振器扭转特性预测模型。本发明能准确预测考虑迟滞特性、可推广的n级大转角离合器扭转减振器扭矩传递特性，并且应用于带有该大转角离合器模型的车辆传动系统动力学特性数值仿真分析，有效解决计算时出现的数值稳定性和收敛性问题。
【IPC分类】G06F19/00
【公开号】CN105488354
【申请号】CN201510966009
【发明人】吴光强, 吴虎威, 陈洁, 李迪, 苑仁飞, 孙硕, 鞠丽娟
【申请人】同济大学
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2015年12月22日
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种用于车辆动力学仿真的大转角离合器扭矩传递特性预测方法。
【背景技术】
[0002] 随着车辆传动系统NVH(Noise, Vibration and Harshness)技术的不断发展，为 了解决传动系统出现的变速器齿轮敲击、Clonk等振动噪声难题，传统离合器扭转减振器已 经不能满足使用要求，大转角离合器扭转减振器应运而生。相应地，在产品开发前期，急需 一种基于前期基本设计参数、可预测考虑迟滞特性的大转角离合器扭转减振器扭矩传递特 性的方法，将预测方法应用于包括大转角离合器扭转减振器的车辆传动系统动力学特性建 模数值仿真研究时，要求可避免微分方程迭代求解时出现的数值收敛性和稳定性问题。
[0003] 现有的关于离合器扭转减振器扭矩传递特性预测方法的研究只针对传统离合器 扭转减振器，且预测方法中忽略了离合器扭转减振器迟滞特性，对于准确预测离合器扭转 减振器扭矩传递特性具有很大的局限性，使得包括该传统离合器扭转减振器的车辆动力传 动系统动力学特性数值建模仿真结果与工程实际存在较大偏差。此外，将传统的离合器扭 转减振器扭矩传递特性预测方法用于包括离合器扭转减振器的车辆传动系统动力学特性 建模数值仿真时，可引起微分方程迭代数值收敛性和稳定性问题。目前，对于大转角离合器 的研究，多集中于大转角离合器扭转减振器具体机械结构设计或者总成布置研究，而缺少 基于其设计参数、可准确预测其扭矩传递特性的研究方法，并且该研究方法应保证可有效 解决包括大转角扭转减振器模型的动力传动系统数值仿真时收敛性和稳定性问题。
【发明内容】
[0004] 为解决上述技术问题，本发明提供一种用于车辆动力学仿真的大转角离合器扭矩 传递特性预测方法，方法如下， 给定大转角离合器扭转减振器基本设计参数； 预测大转角离合器扭转减振器扭矩传递特性； 选择基于拟合因子的双曲正切拟合函数； 选定拟合因子； 将不同拟合因子的双曲正切拟合函数与大转角离合器扭转减振器扭矩传递特性进行 拟合； 反复调整拟合因子，得到有效的拟合后的大转角离合器扭转减振器扭矩传递特性，并 构成大转角离合器扭转减振器扭转特性预测模型。
[000引在上述方案的基础上，所述双曲正切拟合函数为
，其中β为拟合因子。
[0006]在上述方案的基础上，所述大转角离合器扭转减振器基本设计参数包括： 大转角离合器扭转减振器驱动侧各级弹性刚度《心;，其中i=l，2.. .η; 大转角离合器扭转减振器拖动侧各级弹性刚度,.，其中i=l，2...η; 大转角离合器扭转减振器驱动侧各级间的转折转角無f，其中i=l，2. . .η; 大转角离合器扭转减振器拖动侧各级间的转折转角袭;，其中i=l，2. . . η; 大转角离合器扭转减振器驱动侧各级迟滞扭矩，其中i=l，2. . .η; 大转角离合器扭转减振器拖动侧各级迟滞扭矩，其中i=l，2. . .η; 预加载扭矩和了ΡΙ2; 预加载扭矩作用角度參W。
[0007]在上述方案的基础上，所述预测大转角离合器扭转减振器扭矩传递特性，是预测 大转角离合器扭转减振器总传递扭矩了&，所述总传递扭矩由弹性传递扭矩了;h、迟滞扭 矩^和预加载扭矩组成。
[000引在上述方案的基础上，所娃
其中
[0009] 在上述方案的基础上，所述将不同拟合因子的双曲正切拟合函数与大转角离合器 扭转减振器扭矩传递特性进行拟合，是将基于不同拟合因子的双曲正切函数与?：&、与?的 阶跃函数，W及了的分段线性函数进行拟合。
[0010] 在上述方案基础上，所述拟合后的大转角离合器扭转减振器扭矩传递特性，大转 角离合器扭转减振器总传递扭矩!、弹性传递扭矩、迟滞扭矩7^和预加载扭矩，拟 合后各传递扭矩大小分别为：
[0011] 在上述方案的基础上，所述大转角离合器扭转减振器扭转特性预测模型，能直接 用于包括该大转角离合器扭转减振器的车辆传动系统动力学特性数值仿真模型中。
[0012] 本发明的优点在于，基于具有非对称特性的大转角离合器的基本设计参数，利用 基于不同拟合因子的双曲正切拟合函数，准确预测考虑迟滞特性、可推广的η级大转角离合 器扭转减振器扭矩传递特性，并且可将预测得到的扭转减振器扭矩传递特性应用于带有该 大转角离合器模型的车辆传动系统动力学特性数值仿真分析，有效解决传统的扭转减振器 扭矩传递特性预测方法用于计算时出现的数值稳定性和收敛性问题。
【附图说明】
[0013] 图1是大转角离合器扭转减振器基本设计参数表格； 图2是大转角离合器扭转减振器扭矩传递特性曲线； 图3是大转角离合器扭转减振器弹性扭矩特性曲线； 图4是大转角离合器扭转减振器迟滞扭矩特性曲线； 图5是大转角离合器扭转减振器预加载扭矩特性曲线。
【具体实施方式】
[0014] 首先给定大转角离合器扭转减振器产品前期基本设计参数，需要的参数如图1中 所示，各参数含义如图3、图4和图5中所示。其中，
[0015]根据图1中的大转角离合器扭转减振器产品前期基本设计参数，直接预测可推广 的考虑迟滞现象的憐级大转角离合器扭转减振器扭矩传递特性。大转角离合器扭转减振器 总传递扭矩(如图2中所示）由弹性传递扭矩7k (如图3中所示）、迟滞扭矩福，（如图4中所 示)和预加载扭矩(如图5中所示)组成，各传递扭矩大小分别为：
[0016] 由式1至式4可知，具有非对称特性的大转角离合器扭转减振器扭矩传递特性函数 为阶跃函数和分段线性函数的叠加，将其直接应用于包括该大转角离合器扭转减振器的车 辆传动系统动力学特性建模数值仿真时，可引起微分方程迭代时的数值收敛性和稳定性问 题。
[0017] 进一步的，选择基于拟合因子的双曲正切拟合函数，初步选定拟合因子大小。选定 的双曲正切拟合函数为：
式中，β为拟合因子。
[0018] 进一步的，利用基于不同拟合因子大小的双曲正切函数，分别对式2和式4中的阶 跃函数与公式3分段线性函数进行拟合，得到拟合后的可推广的Π 级大转角离合器扭转减 振器总传递扭矩2^、弹性传递扭矩片。、迟滞扭矩了&和预加载扭矩，拟合后各传递扭矩 大小分别为：
[0019]进一步的，将经过拟合后的可推广的η级大转角离合器扭转减振器扭转特性预测 模型直接用于包括该大转角离合器扭转减振器的车辆传动系统动力学特性数值仿真模型 中，可避免出现微分方程迭代过程中的数值难W收敛W及数值不稳定性问题;结合数值仿 真结果准确性和求解效率，再次调整初步选定的拟合因子大小直至得到有效结果。
【主权项】
1. 一种用于车辆动力学仿真的大转角离合器扭矩传递特性预测方法，包括下列步骤， 给定大转角离合器扭转减振器基本设计参数； 预测大转角离合器扭转减振器扭矩传递特性； 选择基于拟合因子的双曲正切拟合函数； 选定拟合因子； 将不同拟合因子的双曲正切拟合函数与大转角离合器扭转减振器扭矩传递特性进行 拟合； 反复调整拟合因子，得到有效的拟合后的大转角离合器扭转减振器扭矩传递特性，并 构成大转角离合器扭转减振器扭转特性预测模型。2. 根据权利要求1所述的一种用于车辆动力学仿真的大转角离合器扭矩传递特性预测 方法，其特征在于，所述双曲正切拟合函数为，其中β为拟合因子。3. 根据权利要求1所述的一种用于车辆动力学仿真的大转角离合器扭矩传递特性预测 方法，其特征在于，所述大转角离合器扭转减振器基本设计参数包括： 大转角离合器扭转减振器驱动侧各级弹性刚度，其中i=l，2.. .η; 大转角离合器扭转减振器拖动侧各级弹性刚度，其中i=l，2...η; 大转角离合器扭转减振器驱动侧各级间的转折转角，其中i=l，2.. .η; 大转角离合器扭转减振器拖动侧各级间的转折转角為￡，其中i=l，2... η; 大转角离合器扭转减振器驱动侧各级迟滞扭矩_,<，其中i=l，2.. .η; 大转角离合器扭转减振器拖动侧各级迟滞扭矩，其中i=l，2.. .η; 预加载扭矩和; 预加载扭矩作用角度#0。4. 根据权利要求1所述的一种用于车辆动力学仿真的大转角离合器扭矩传递特性预测 方法，其特征在于，所述预测大转角离合器扭转减振器扭矩传递特性，是预测大转角离合器 扭转减振器总传递扭矩所述总传递扭矩^由弹性传递扭矩、迟滞扭矩和预加载 扭矩^M h组成。5. 根据权利要求4所述的一种用于车辆动力学仿真的大转角离合器扭矩传递特性预测 方法，其特征在于，所述，其中6. 根据权利要求5所述的一种用于车辆动力学仿真的大转角离合器扭矩传递特性预测 方法，其特征在于，所述将不同拟合因子的双曲正切拟合函数与大转角离合器扭转减振器 扭矩传递特性进行拟合，是将基于不同拟合因子的双曲正切函数与^、&的阶跃函数， 以及的分段线性函数进行拟合。7. 根据权利要求6所述的一种用于车辆动力学仿真的大转角离合器扭矩传递特性预测 方法，其特征在于，所述拟合后的大转角离合器扭转减振器扭矩传递特性，大转角离合器扭 转减振器总传递扭矩T&、弹性传递扭矩2^、迟滞扭矩和预加载扭矩7^^，拟合后各传递 扭矩大小分别为：8.根据权利要求1所述的一种用于车辆动力学仿真的大转角离合器扭矩传递特性预测 方法，其特征在于，所述大转角离合器扭转减振器扭转特性预测模型，能直接用于包括该大 转角离合器扭转减振器的车辆传动系统动力学特性数值仿真模型中。
【专利摘要】本发明提供一种用于车辆动力学仿真的大转角离合器扭矩传递特性预测方法，方法如下，给定大转角离合器扭转减振器基本设计参数；预测大转角离合器扭转减振器扭矩传递特性；选择基于拟合因子的双曲正切拟合函数；选定拟合因子；将不同拟合因子的双曲正切拟合函数与大转角离合器扭转减振器扭矩传递特性进行拟合；反复调整拟合因子，得到有效的拟合后的大转角离合器扭转减振器扭矩传递特性，并构成大转角离合器扭转减振器扭转特性预测模型。本发明能准确预测考虑迟滞特性、可推广的n级大转角离合器扭转减振器扭矩传递特性，并且应用于带有该大转角离合器模型的车辆传动系统动力学特性数值仿真分析，有效解决计算时出现的数值稳定性和收敛性问题。
【IPC分类】G06F19/00
【公开号】CN105488354
【申请号】CN201510966009
【发明人】吴光强, 吴虎威, 陈洁, 李迪, 苑仁飞, 孙硕, 鞠丽娟
【申请人】同济大学
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2015年12月22日
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