扭振测量与分析

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1、扭振测量和QTV介绍!•引言噪声及振动问题，在旋转部件开发中，是一个必须充分重视的因素。就车辆而言,旋转机械或旋转部件包括：发动机（引擎）,动力传动系，变速装置，压缩机和泵等等。对它们的动力特性，必须了解得非常透彻，力图实现宁静、平顺、安全地运转。通常，对线振动和角振动的测量和分析，是分头进行的。旋转件横向振动的测量方法，是大家熟悉的，研究得己经比较透彻，为了充分把握结构的动力特性，通常会实施多通道并行的测量和分析。而扭振测量则需使用专门的设备，它们一般并不集成在一总体动力学测试系统内。2.扭振的“源一传导一接收”模型研究动力学问题的一般方法，是建立所谓“

2、源一传导一接收”模型（图1）。在某一部位（接收部位）观测到的响应，视为由源和源在结构上沿某途径传导产生的效果。由于结构的共振或反共振效应，源可能在传导过程中被放大或者被衰减。此外，它们可能沿多个不同途径，传导至接收部位。SourceXReceiverSystemTransfer图1扭振的“源一一传导一一接收”模型接收部位或响应部位的振动，通常是刚体运动伴随柔体运动的复合现象。前者一般不产生交变应力，后者则会引起交变应力，并成为某种耐久性问题的根源。传递途径分析（TPA）涉及到某接收部位对源的干扰，这种干扰经由其可能的传导途径，并依赖于传导途径固有的动力学特

3、性，影响整个结构的响应。用同样的方法，我们来研究扭转振动。先是有一个“源”，譬如说，发动机给出的交变输入力矩。力矩传递过程，牵涉到轴系、齿轮传动系或皮带传动系等的动力特性。最终表现出来的，是旋转件的转速变化。如果沿整个轴，各部位的转速变化都是相同的、一致的，那么在严格的意义上，这不能算作是扭振，仅仅只是转速在变罢了（这相当于线振动分析屮的刚体模态）。仅当沿轴不同部位检测到的转速增量有幅值和相位的相对变化时，扭振才确实发生了。当激励频率接近于扭振谐振频率时，会导致旋转件产生很大的内应力。如果未设置专门的监测设备，就有可能发生严重的耐久性问题。习惯上，凡是在平

4、均转速上、下发生得转速波动，都被称之为扭转振动，无论转轴的不同截面Z间是否真正存在相对扭转。注意，转矩变化或转速变化，不能只看到表面现象。实际上，旋转件之间传递的力和力矩，只是机械载荷的一部分。而发生的机械振动和噪声，也应视为动力载荷的另一部分。下而几点，请大家关注：•扭振只是结构动力特性的一个局部命题。•扭振和转轴横向振动往往同吋发生。•扭振不仅关系到结构的耐久性问题，而且关系到车辆的振动、噪声、舒适性以及其它方面的性能问题。扭振源之往复式发动机往复式发动机大概是大多数扭振问题的根源所在。曲轴旋转过程中，燃气压力不断变化，从而引起作用于曲轴的平均力矩和交

5、变的力矩分量。（见图2）另外，诸如活塞、连杆等运动部件的惯性力，也会引起作用于曲轴的变扭矩。这两种作用力，合成一不规则的扭矩，从而引起转速的变化，在好的发动机设计屮,这种转速变化通过采用惯性飞轮和扭振减振器等特殊部件，得到尽最大可能的平滑。即便在稳定的工作状态下，也会存在某些附加的扭振变化。有许多正常的、或非正常的现象可能诱发扭振振动。譬如：气缸失火，发动机起停，以及哪怕是不太大的载荷变化等等。由于往复式发动机用于广泛的工业部门，从而扭振问题也就受到这诸多部门的关心和重视。釆用往复式发动机的设备有：轿车，载重车，釆用柴油发动机的大型船只，轻型游乐船，各种动

6、力设备，直升飞机，等等。8.0"7.0&03.02.01600-—2000ftrr：—2400rpm3600tprri—4000rpm44O(irp(n4800rpm5200rpm5500q

7、。然而，如果失调的话，仍可能产生扭振。对变速箱而言，齿轮的质量至为重要，齿轮啮合不良，可产生大的接触力，啮合力的顺序变化，可导致扭矩和转速的变化。离合辭也必须有良好的设计，以降低扭振的风险。操纵离合器时，产生的周期性扭矩变化，会引起离合器震颤，其固有频率与传动系从离合器动力分离时的固有频率相接近。震颤作为车辆沿纵向的振动，通过齐工作部件传递到司机坐椅上。它还可能作为一种内部噪声被感觉出来。离合器脫开和接合时发生的撞击，会引起踏板作低频振动，这使得踏板移位吋间变长，并伴随恼人的噪声。对转轴本身，也必须经过精心的设计，以保证其扭振谐振频率不至于和发动机的工作范

8、围发生严重冲突。扭矩的变化，不但有可能激发扭振的谐振，而且可能激发