摘要
作为公路货运的核心力量，重型车在运行中遭遇的振动问题受到重视，特别是传动系统的扭转振动问题。发动机产生的激励扭矩穿过整个传动系统直至车轮，这一过程中引发的扭振不仅对系统施加周期性的负载，还促进了部件磨损，从而对传动系统的完整性和寿命产生负面影响。 重型车传动系统由多个具备特定转动惯量和刚度的组件构成，这些特性决定了系统的自然行为，包括其固有频率和振动模式。当发动机的激励扭矩频率与传动系统的固有振动频率相近或吻合时，系统有可能进入共振状态，系统可能会出现剧烈的振动。这会导致传动部件出现较大的扭转幅度，影响系统的稳定性。此外，共振对部件的疲劳寿命有严重的负面影响，可能导致部件过早损坏，这对车辆的行驶安全构成了重大威胁。因此，深入探究重型车扭振特性对于提高整车性能和确保行驶安全具有至关重要的意义。 重型车工作负载大，常用柴油发动机作为动力源，导致扭振激励源问题比较突出，易发生共振现象。本文结合法士特汽车传动集团公司委托项目“高性能液力元件仿真优化及技术开发”，对传动系统扭振特性进行分析，依据分析结果对变速器前端扭转减振器进行优化设计。在发生共振现象时，可有效降低各零部件的扭转振幅，避免各零部件因强度不足而损坏，确保车辆安全行驶。本文对重型车传动系统扭振特性进行研究，主要研究内容和相关结论有： （1）对传动系统扭振特性进行了理论分析，对系统振型进行计算、求解及模态分析，使用AMEsim软件建立了重型车传动系统模型。进行了重型车传动系统固有频率的计算与详细分析，对重型车闭锁后的各个前进挡位进行了仿真与模态分析，获取了各个挡位的飞轮及变速器输入轴的角加速度曲线、快速傅里叶变换（FFT）曲线和系统固有频率模态振型图。在发动机的标准运行转速区间内，对潜在的共振固有频率进行深入的模态分析，确定了不同部件的模态响应幅度，结果显示潜在的风险主要集中在变速器输入轴区域。 （2）实施了针对重型车动力传动系统的试验研究，使用相关设备获取了激振箱内代表变速器输入轴处扭转减振器的扭转角振幅数据。通过对比仿真与试验数据，发现两者在大约70Hz、150Hz和170Hz的频率区域均有共振发生。尤其在70Hz附近，共振效应更为显著，这一结果进一步证实了仿真方法的有效性。 （3）基于仿真和试验结果，确定了扭转减振器设计优化中的设计变量和优化目标。采用拉丁超立方抽样法抽取了样本点，利用径向基函数法构建了代理模型以进行迭代优化。将所得的优化最优解与仿真数据进行对比，误差仅为2.9%，证实了所采取优化策略的有效性。对优化前后变速器输入轴端的角加速度共振峰值进行对比，发现优化后共振峰值数据降低了27.3%，表明优化措施显著地减轻了传动系统的共振并增强了系统的稳定性。
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