一种汽车动力总成振动强度的分析方法、系统及介质与流程
本发明涉及汽车动力总成，具体地，涉及一种汽车动力总成振动强度的分析方法、系统及介质。
背景技术：
1、汽车动力总成系统作为车辆的核心部件之一，负责提供动力输出，其可靠性和强度性能对整车的安全性具有重要影响，有必要提前在设计时对其进行受力校核。传统的动力总成强度评估侧重于静态冲击工况，主要通过静强度或极限瞬态冲击工况来评估，如发动机最大扭矩、倒档、落坑、转弯等，而未考虑到动力总成在实际运行过程中受到的振动强度影响。如果动力总成的固有特性控制不到位，发动机和电机的激励就容易与动力总成的模态耦合，导致动力总成发生共振现象。尤其是在混合动力车型，在发动机及附件、变速箱的基础上增加了电机等组件，由于轻量化和电机重量等问题，很容易导致动力总成的一阶弯曲模态低于常规燃油汽车，当发动机旋转件的往复惯性激励及电机激励与动力总成的一阶弯曲模态固有特性耦合时，存在共振现象的风险，可能导致发动机、电机和变速箱壳体开裂等严重问题。当前的动力总成振动强度分析方法较为有限，缺乏针对混合动力汽车的专门分析方法，存在无法在前期设计时全面评估动力总成振动强度的问题。
技术实现思路
1、针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种汽车动力总成振动强度的分析方法、系统及介质，通过建立混动车型动力总成系统的有限元模型，并根据实际连接进行装配，并赋予所需的材料属性要求，首先进行动力总成系统的模态分析，初步评估所建模型的正确性。同时，基于多体动力学理论，建立动力总成的多刚体模型，考虑部分关键部件如曲轴和连杆的柔性化。根据有限元理论，对需要柔性化的零件进行网格划分，并赋予相应的材料属性。然后将这些模型转化为中性文件代入动力学模型中，计算得到发动机各工况下曲轴支撑位置的载荷。最后，将这些载荷输入到之前建立的动力总成有限元模型中，计算得到动力总成的应力分布云图。本发明通过对混合动力汽车的动力总成系统进行研究，提出了一种汽车动力总成振动强度分析方法，旨在充分考虑动力总成在运行过程中的振动情况，在前期设计时评估其振动强度并加以控制，以提高汽车动力总成的可靠性和安全性。
2、为实现上述发明目的，本发明采用如下所述技术方案：
3、一种汽车动力总成振动强度的分析方法，包括如下步骤：
4、s100、建立动力总成有限元模型：收集动力总成和零件材料参数信息，并根据参数信息建立动力总成有限元模型；
5、s200、刚度工况边界定义：全约束动力总成悬置衬套与车身或车架连接的另一端位置；
6、s300、动力总成约束模态计算分析：设定模态分析工况后，提交nastran进行模态计算，计算出动力总成的各阶模态；
7、s400、将nastran计算得到的动力总成模态结果导入到hyperview后处理软件中进行查看，确认模态结果的合理性；
8、s500、获取各工况下发动机曲轴支撑位置的载荷；
9、s600、获取各工况下电机激励的载荷；
10、s700、将步骤s500获取的发动机激励与步骤s600获取的电机激励加载至动力总成有限元模型；
11、s800、定义分析工况，采用模态频率响应分析进行计算；
12、s900、求解计算动力总成受力情况：将动力总成有限元模型提交计算，得到动力总成应力分布情况；将最大应力与材料许用应力进行对比，如超过材料许用应力，则对该处结构或材料进行优化，直到满足预设目标要求。
13、优选地，所述s100步骤还包括：所述参数信息包括动力总成catia数据，以及对应零件的材料牌号、重量信息、焊接数据、连接方式、悬置动刚度；基于收集的参数信息，根据有限元理论在前处理软件hypermesh软件中对动力总成进行离散化网格划分，钣金件采用2d壳单元，实体件采用3d四面体单元；模拟发动机部件，发动机与变速箱、发动机与电机之间通过螺栓连接，通过bush单元简化动力总成悬置，根据产品设计要求设置动刚度和阻尼值。
14、优选地，所述s500步骤还包括：测试发动机缸压曲线；使用adams或virtual labmotion动力学软件，根据实际参数和运动关系，建立动力总成多刚体动力学模型，根据需求对部件进行柔性化处理；输入发动机缸压曲线至动力总成多刚体动力学模型中，计算得到各工况下发动机曲轴支撑位置的载荷。
15、优选地，所述s600步骤还包括：收集电机参数，运用maxwell软件建立电机仿真模型，将电磁力转化成电机激励，计算得到各工况下电机激励的载荷。
16、一种汽车动力总成振动强度的分析系统，包括：
17、建模模块：用于根据收集的动力总成和零件材料参数信息，建立动力总成有限元模型；
18、工况边界定义模块：用于定义刚度工况边界，全约束动力总成悬置衬套与车身或车架连接的另一端位置；
19、模态计算模块：用于根据需求设定模态分析工况后，提交nastran计算出动力总成的各阶模态，并将计算得到的动力总成模态结果导入到hyperview等后处理软件中确认模态结果的合理性；
20、第一获取模块：用于获取各工况下发动机曲轴支撑位置的载荷。具体地，包括以下单元；
21、第二获取模块：用于获取各工况下电机激励的载荷；
22、加载模块：用于第一获取模块获取的发动机曲轴支撑位置的载荷和第二获取模块获取的各工况下电机激励的载荷施加至动力总成有限元模型中；
23、定义模块：用于定义分析工况，采用模态频率响应分析进行计算；
24、应力计算模块：用于求解计算动力总成受力情况，并将最大应力并与材料许用应力进行对比。
25、优选地，所述第一获取模块包括以下单元：发动机缸压曲线测试单元：用于测试发动机各缸内的压力曲线；多刚体模型建立单元：用于建立动力总成多刚体动力学模型；载荷计算单元：用于根据输入至动力总成多刚体动力学模型中的缸压曲线，计算得到各工况下发动机曲轴支撑位置的载荷。
26、一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行，以用于实现以上任一项所述的汽车动力总成振动强度的分析方法。
27、与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
28、1.全面考虑动力总成在运行过程中的振动受力情况：传统方法主要侧重于考核动力总成在行驶工况下受到的静态冲击力，而未充分考虑动力总成的振动受力情况。本发明方法引入了动力总成的振动特性分析，能够准确评估动力总成在振动条件下的受力情况，特别是对于混动车型等存在振动共振风险的车型，更能发挥其优势，避免了振动引起的结构破坏问题。
29、2.提前发现动力总成结构的薄弱点：通过本发明方法在数据开发阶段对动力总成的受力情况进行计算分析，可以及时发现动力总成结构的潜在薄弱点，为后续的结构优化和改进提供重要参考。这有助于提升车辆的可靠性，避免后期因结构问题而导致的开发成本增加和生产质量问题。
技术特征：
1.一种汽车动力总成振动强度的分析方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的汽车动力总成振动强度的分析方法，其特征在于，所述s100步骤还包括：
3.根据权利要求1或2所述的汽车动力总成振动强度的分析方法，其特征在于，所述s500步骤还包括：测试发动机缸压曲线；使用adams或virtual lab motion动力学软件，根据实际参数和运动关系，建立动力总成多刚体动力学模型，根据需求对部件进行柔性化处理；输入发动机缸压曲线至动力总成多刚体动力学模型中，计算得到各工况下发动机曲轴支撑位置的载荷。
4.根据权利要求1至3所述的汽车动力总成振动强度的分析方法，其特征在于，所述s600步骤还包括：收集电机参数，运用maxwell软件建立电机仿真模型，将电磁力转化成电机激励，计算得到各工况下电机激励的载荷。
5.一种汽车动力总成振动强度的分析系统，其特征在于，包括：
6.根据权利要求4所述的汽车动力总成振动强度的分析系统，其特征在于，所述第一获取模块包括以下单元：
7.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行，以用于实现权利要求1-4任一项所述的汽车动力总成振动强度的分析方法。
技术总结
本发明提供了一种汽车动力总成振动强度的分析方法、系统及介质，所述方法包括以下步骤：建立汽车动力总成系统有限元仿真模型；工况边界定义；建立发动机多体动力学模型；根据发动机实测缸压输入多体动力学模型，计算各工况下发动机曲轴支撑位置受力；建立电机模型，获得各工况下电机激励；将曲轴支撑位置受力与电机激励加载于汽车动力总成有限元仿真模型；求解得到汽车动力总成系统在不同工况下的应力分布。通过本发明方法可以全面评估混合动力汽车动力总成在不同工况下的振动强度，提前发现潜在问题，为优化设计提供参考，提高车辆的可靠性和安全性。
技术研发人员：邓磊,龚兴旺,刘森海,彭长青,黄晖,金栋,段龙杨,钟秤平,余显忠
受保护的技术使用者：江铃汽车股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23