1. 研究目的与意义（文献综述）

汽车传动系是由具有转动惯量、弹性和阻尼的动力总成、离合器、齿轮、传动轴、驱动桥等组成。发动机是汽车动力传动系统的前端，为整个系统提供动力输入，中间的传动轴系具有传递扭矩和变速的功能，后端驱动桥保证汽车正常行驶[1]。汽车传动系作为发动机动力与汽车车轮负载之间的动力传递装置，在传递动力的同时, 当激励的频率与动力传动系的固有频率相同或相近时, 整个系统将产生共振[2]。噪声是由于振动造成的，两者具有本质的联系，有着共同的特征参数。汽车的振动噪声水平不仅是评价车辆乘坐舒适性的重要指标，而且也是反映车辆设计水平和制造水平的重要指标之一，因此对于传动系的噪声优化显得尤其重要。长期以来，汽车工业作为我国重点投资和发展的产业取得了一定的成绩，从规模上看，我国无疑成为世界上最大的汽车生产和消费国。但另一方面中国汽车市场仍面临诸多矛盾，核心技术的缺失，自主创新能力不强等问题仍然突出，如今用户不仅在汽车的动力性，加速性，自动性等方面提出更高的要求，同时又对舒适性，可靠性，安全性等方面提出更高的要求。降低汽车的噪声，振动已经成为提升汽车产品竞争力和衡量汽车产品设计成功与否的重要指标之一。
郑煜圣等人则从驱动桥振动噪声分析和减振降噪改进措施研究两个角度出发,系统地研究了驱动桥振动噪声问题。采用的有限元与边界元相结合仿真振动噪声的方法,以及提出的减振降噪改进措施,对整车其他部件振动噪声的研究和控制有重要的参考价值。研究发现:主减速器齿轮啮合激励为脉冲式激励;驱动桥振动呈周期性,驱动桥的桥壳后盖中心位置z向的振动最剧烈;驱动桥120km/h匀速工况比80km/h匀速工况振动剧烈。
赵骞等人针对十字万向节传动轴激励导致的汽车振动噪声现象,通过激励—传递路径—响应的分析角度,探讨了从激励、传递路径到响应3方面优化十字万向节传动轴激励导致的汽车振动噪声问题的方法及分析流程,以一款4驱微车在4驱模式加速行驶工况下的方向盘共振现象为例,论述了上述流程在解决此类传动轴激励导致的方向盘共振现象的应用,并进行了前桥支撑刚度对前桥刚体模态和方向盘共振的灵敏度研究。

朱敏如等人在研究汽车变速器振动噪声时发现变速器主要振动噪声有非承载齿轮的敲击噪声和承载齿轮的啸叫噪声。因此，降低变速器的敲击噪声与啸叫噪声对于改善整车的nvh性能效果明显。研究发现：(1)输入转速波动越大，齿轮敲击现象越严重，应尽量减小输入转速波动，以改善变速器的敲击振动噪声；负载扭矩主要影响齿轮啸叫，对齿轮敲击基本无影响；增大非承载空套齿轮与齿轮轴之间的阻尼，可以有效降低变速器齿轮敲击振动噪声；减小从动齿轮的转动惯量可以改善齿轮敲击振动；齿侧间隙大小对齿轮敲击振动噪声的影响并不是简单的对应关系，结合各方面因素，应设计尽可能小的齿侧间隙以降低齿轮敲击噪声。(2)一般情况下，齿轮啸叫随着输入转速的增大而加剧，同时也跟承载齿轮啮合频率所处的频带有很大关系；转速一定时，负载扭矩越大，齿轮啸叫现象越严重；为避免高频敲击应将齿轮设计得比较软，以改善变速器齿轮啸叫现象；负载端阻尼增大会加剧变速器齿轮啸叫现象，应尽量降低负载端阻尼以改善齿轮啸叫噪声。(3)通过实验与仿真结果的对比分析，验证了仿真的正确性，实验与仿真结果在趋势上一致，在升降速过程中存在变速器齿轮敲击与啸叫现象，且两者随转速变化的趋势一致，同时齿轮敲击会激起变速器系统的固有频率而发生共振。

在获得了大量的实验研究数据后，为总结研究成果，进一步提高研究效率，可以以前期大量实验数据为基础，设计一款汽车振动噪声分析软件显示界面程序。图形用户界面（graphical user interface，简称gui）是指采用图形方式显示的计算机操作用户界面。与早期计算机使用的命令行界面相比，图形界面对于用户来说在视觉上更易于接受。然而这界面若要透过在显示器的特定位置，以“各种美观、而不单调的视觉消息”提示用户“状态的改变”，势必要比简单的文字消息呈现，花上更多的计算机运算能力，计算“要改变显示器哪些光点，变成哪些颜色”。由于用户需求的多样性和不断变化的特点，使得gui处在一个不断更新、不断修改变化的状态，因此，选择具有快速开发功能的python语言进行gui开发能够满足这个需求。

python这一脚本语言，虽然目前只有近20年的发展历史，但是由于其优越的特性，比如开源、面向对象、内存管理、跨平台、可扩展、解释性强、易学易读等等，赢得了众多软件开发人员的青睐。在gui开发方面， python作为一种胶水型语言，其最大的优势就是它的快发开发功能，它能够嵌入到各种高级语言中，配合其丰富多样的gui工具包，能够在 windows、linux、unix、macintosh平台上进行方便、快速的gui开发。

2. 研究的基本内容与方案

2.1设计的基本内容

查找相关文献，了解汽车动力链的传递路径，分析振动噪声的产生原因、影响因素、熟悉其中噪声的产生机理。根据分析结果，结合python语言的编程方法，编写汽车振动噪声分析软件的界面程序，界面应包括登录界面和分析操作界面。根据查阅的相关文献，选取动力链中的一部分（传动轴）作为软件主要编程对象，对其建立模型，并在软件中实现其参数化。

2.2设计目标

3. 研究计划与安排

第1-2周：查阅文献与外文文献翻译,初步学习Python语言，了解汽车振动噪声的产生机理；
第3-7周：编写汽车振动噪声分析软件的窗口界面程序，实现初始功能；
第8-11周：对编写的程序进行调试和优化，在分析操作界面中实现部分分析功能；
第12-14周：进一步优化程序结构，数据整理及论文撰写；
第15周：准备毕业答辩。

4. 参考文献（12篇以上）

[1] 罗文欣. 汽车传动轴与后桥振动关键技术研究[D].
[2] 尹浚. 汽车传动轴振动分析[J].
[3] 陈蒙, 王锋, 邓辉, et al. 基于Python的天文软件命令行界面设计与实现 [J]. 天文研究与技术, 2015, 12(02): 196-203.
[4] 陈怡海, 韦岚, 刘悦. 基于Python的Moodle平台数据可视化 [J]. 福建电脑, 2018, 34(09): 27-8.
[5] 严婷, 文欣秀, 赵嘉豪, et al. 基于Python的可视化数据分析平台设计与实现 [J]. 计算机时代, 2017, 12): 54-6.
[6] 王世华, 沈卫超. 用Python和wxPython开发主机安全监控系统; proceedings of the 第二十次全国计算机安全学术交流会, 中国青海西宁, F, 2005 [C].
[7] 李保源. 用wxPython编写CAI课件用户界面 [J]. 电脑学习, 2007, 04): 37-8.
[8] 刘海燕, 马振涛. 构建Windows环境下Python GUI网络编程实验环境 [J]. 北华航天工业学院学报, 2018, 28(04): 4-6.
[9] 何浩, 李滔. 基于Python的Android应用GUI的开发 [J]. 电子设计工程, 2013, 21(09): 63-5.
[10] 藤瑞品. 乘用车传动系统NVH研究与控制 [D]; 湖南大学, 2011.
[11 後藤进·トルク变动による驱动系のねじリ曲げ连成振动にっいて [J]·自动车技术， 1965， 19(11):851-856·
[12] 小林明.汽车工程手册 [M].北京:机械工业出版社， 1980
[13] 隋军. CA141汽车传动系弯曲振动分析及飞轮壳强度研究
[D].长春:吉林工业大学，1991.
[14] 张建文，吕振华，郭志军.轻型客车动力总成弯曲振动控制的试验研究 [J].汽车技术，1997(9):24-26
[15] 孙方宁.汽车动力传动系弯曲振动的模态综合与分析
[D].长春:吉林工业大学， 1984.
[16].船舶轴系扭振计算方法的研究 [D].大连，大连海事大学硕士学位论文，2002
[17]张准，彭玉莺内燃机曲轴飞轮系统扭振的复模态分析 [J]. 江苏理工大学学报， 1986， 7(2)： 45-59
[18]彭玉莺，张准，解辛辛.扭转振动的机械阻抗测试和参数识别 [J]. 江苏理工大学学报， 1985， 6(2):81-89
[19] Porter B. A Theoretical Analysis of the Torsional Oscillation of a System
Incorporating a Hooke’s Joint [J].Journal of Mechanical Engineering Science,
1961,3(3): 324-329.
[20] Chang S I. Torsional Instabilities and Nonlinear Oscillation of a System Incorporating a Hooke’s Joint [J]. Journal of Sound and Vibration,2000,229(4):
993-1002.
[21] Asokanthan S F Wang X H. Characterization of Torsional Instabilities in a Hooke’s Joint Driven System via Maximal Lyapunov Exponents[J]. Journal of Sound and Vibration,1996, 194(1):83-91.
[22] Asokanthan S F Meehan P A. Nonlinear Vibration of a Torsional System Driven by a Hooke’s Joint [J]. Journal of Sound and Vibration,2000,233(2): 297-310.
[23] Costa A. Torsional oscillations in constant-velocity drive incorporating two cardan joints: The present state of knowledge and the design of an experimental research [J]. Meccanica,1982, 17(4): 179-200.
[24] 王鸿恩，罗义艮，贺明.三维空间多节万向传动轴扭振的分析计算 [J].
机械工程学报， 2000， (第6期).
[25]凌锡亮，万向传动的扭振计算分析 [J].农业装备与车辆工程， 2006， No
9.:23-27
[26]赵骞，石月奎，孙悦. 十字万向节传动轴激励导致的汽车振动噪声研究
[J]. 机械传动， 2011， 35(10): 70-76.
[27] Xiaogang Liu, Zhaoyu Wu, Weiguang Shu and Jie Lu. Investigation of the effect of the angle between drive shafts on vibration responses of main reducer. 2nd International Conference on Material Engineering and Advanced Manufacturing Technology, MEAMT 2018, v 189, August 10, 2018.
[28] Xiaogang Liu, Zhaoyu Wu, Jie Lu and Jinli Xu. Investigation of the Effect of Rotation Speed on Vibration Responses of Transmission System. 5th International Conference on Mechatronics and Mechanical Engineering, ICMME2018.
[29] 田国富 ,李晓婷 .工业机器人示教器人机界面的设计[J].
[30] 李洋.平板显示屏自动光学检测系统人机界面软件开发[D].
[31] 郑煜圣. 汽车驱动桥振动噪声分析与改进措施研究 [D]; 吉林大学, 2018.
[32] 朱敏如. 变速器振动仿真分析与实验研究 [D]; 华南理工大学, 2013.
[33] HUANG J, DING J, TANG Z. A way to detect the quality of main retarder in automobile drive shaft with vibration analysing [J]. Mechatronics and Automation, 2005 IEEE International Conference, 2005,
[34] ASOKANTHAN S, MEEHAN P. Non-linear vibration of a torsional system driven by a Hooke's joint [J]. Journal of Sound and Vibration, 2000, 233(2): 297-310.
[35] 刘慧. 汽车变速器的振动噪声优化研究 [D]; 东南大学, 2018.
[36] 张瑞东. 某中型客车传动轴振动仿真分析 [D]; 长安大学, 2017.
[37] 曾锐. 汽车动力传动系扭振分析及其对车辆振动影响研究 [D]; 西南交通大学, 2014.
[38] 尹长城, 马迅, 陈哲. 基于ANSYS Workbench传动轴的模态分析 [J]. 湖北汽车工业学院学报, 2013, 27(01): 15-7 22.
[39] 王继红, 汪凯. 汽车传动轴振动的仿真计算及优化 [J]. 噪声与振动控制, 2014, 34(01): 109-12.
[40] 蔡芸. 前置后驱汽车传动系统扭振特性研究及优化 [D]; 西南交通大学, 2018.