橡胶阻尼式扭转减振器固有频率计算和测试方法的研究.pdf

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1、第２８卷第４期振动工程学报Ｖｏｌ．２８Ｎｏ．４２０１５年８月ＪｏｕｒｎａｌｏｆＶｉｂｒａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＡｕｇ．２０１５橡胶阻尼式扭转减振器固有频率计算与测试方法的研究上官文斌１，２，魏玉明１，赵旭１，荣俊伟２，王亚杰２（１．华南理工大学机械与汽车工程学院，广东广州５１０６４１；２．宁波拓普集团股份有限公司，浙江宁波３１５８００）摘要：设计了橡胶试片静动态剪切特性实验夹具，测试得到了橡胶试片在不同压缩比下的静动态剪切特性。建立了表征橡胶试片静动态剪切特性的Ｋｅｌｖｉｎ－Ｖｏｉｇｔ本构模型、Ｍａｘｗｅｌｌ本构模型和分数

2、导数本构模型，提出了由实验测得的橡胶试片剪切特性曲线来识别各模型参数的方法。给出了基于这３种本构模型计算橡胶阻尼式扭转减振器固有频率的方法，计算了一扭转减振器固有频率，并与测试值进行对比。结果表明：基于Ｋｅｌｖｉｎ－Ｖｏｉｇｔ模型计算得到的固有频率不随激振振幅的变化而变化，不能表征振幅相关性，而Ｍａｘｗｅｌｌ模型和分数导数模型计算固有频率能表征振幅相关性。大振幅激励时，利用Ｍａｘｗｅｌｌ模型计算的固有频率与实测值的误差较大；在各种激励振幅下，利用分数导数模型可较准确计算出减振器的固有频率。关键词：扭转减振器；橡胶；模型参数测试与辨

3、识；固有频率测试中图分类号：Ｕ４６４．１３３＋３文献标志码：Ａ文章编号：１００４－４５２３（２０１５）０４－５５０－１０ＤＯＩ：１０．１６３８５／ｊ．ｃｎｋｉ．ｉｓｓｎ．１００４－４５２３．２０１５．０４．００７器进行建模，提出一种计算空心圆柱形橡胶隔振器引言动刚度的方法。本文测试了用于扭转减振器橡胶圈的橡胶试片减少发动机曲轴扭转振动的常用方法是在曲轴在不同压缩比下，静态力与位移关系特性，测试了橡［１］前端安装减振器。橡胶阻尼式扭转减振器因为结胶试片动态剪切特性与激振频率的关系。进行了在构简单、成本较低，而广泛应用于乘用车发动机的

4、曲不同角位移激励下，橡胶阻尼式扭转减振器固有频轴减振。橡胶阻尼式扭转减振器的固有频率是其最率的测试。分别用Ｋｅｌｖｉｎ－Ｖｏｉｇｔ，Ｍａｘｗｅｌｌ，分数导重要的性能参数之一，在扭转减振器惯量环的惯量数模型描述橡胶材料的黏弹性特性，通过测试得到一定的情况下，其固有频率与橡胶圈扭转刚度、阻尼的橡胶试片的静动态特性，经计算分析，得到了等有关。而橡胶圈扭转刚度、阻尼跟橡胶圈压缩比、Ｋｅｌｖｉｎ－Ｖｏｉｇｔ，Ｍａｘｗｅｌｌ，分数导数本构模型中的参［２］激振频率、激振振幅密切相关。由于橡胶阻尼式数。利用这３种模型计算橡胶扭转减振器的固有频扭转

5、减振器固有频率受多种因素影响，以往的橡胶率，并和实验值进行了对比。阻尼式扭转减振器的设计开发是一个不断试验、修正的复杂过程。目前关于橡胶阻尼式扭转减振器固１扭转减振器固有频率和橡胶试片静有频率计算方面的研究工作较少。因此，研究橡胶动态特性实验阻尼式扭转减振器固有频率计算方法具有较重要意义。１．１固有频率测试实验在橡胶动态黏弹性力学特性的研究中，广泛应用Ｋｅｌｖｉｎ－Ｖｏｉｇｔ，Ｍａｘｗｅｌｌ、分数导数等力学模橡胶阻尼式扭转减振器结构和固有频率测试实［３－５］［６］型。Ｂｅｒｇ等将Ｍａｘｗｅｌｌ力学模型应用于轨道验分别见图１和２。车

6、辆橡胶隔振器动态特性计算，并取得了良好的效固有频率测试时，扭转减振器的惯量环处于自［７］果。ｓｔｂｅｒｇ等使用分数导数模型对一橡胶隔振由状态，轮毂与实验台的激振轴紧固联接。试验台收稿日期：２０１３－０８－１０；修订日期：２０１５－０３－３０基金项目：国家自然科学基金资助项目（５１２７５１７５，１１４７２１０７）第４期上官文斌，等：橡胶阻尼式扭转减振器固有频率计算与测试方法的研究５５１１．２橡胶试片剪切试验扭转减振器工作时，联接轮毂和惯量环的橡胶圈每一小段微元均处于剪切状态。为了表征其受力情况，得到橡胶阻尼式扭转减振器中橡胶圈的静

7、、动态特性参数，本文设计了橡胶试片剪切实验工装，进行了与扭转减振器相同材料的橡胶试片静动态特性实验。橡胶试片剪切实验工装见图４。实验工装包括运动块（１）、锁紧块（４，７）、转接块（５）、夹板（２，１０）、图１橡胶阻尼式扭转减振器橡胶试片（８）、垫片（９）和紧固螺栓。在ＭＴＳ８３１弹Ｆｉｇ．１Ｒｕｂｂｅｒｄａｍｐｅｄｔｏｒｓｉｏｎａｌｖｉｂｒａｔｉｏｎａｂｓｏｒｂｅｒ性体实验台上进行橡胶试片静态剪切及动态剪切实验。运动块（１）与ＭＴＳ弹性体实验台运动端联接，锁紧块（４，７）通过转接块（５）与ＭＴＳ弹性体实验台固定端联接。在运动块（１

8、）和两个锁紧块（４，７）中间放入两个橡胶试片。两个橡胶试片对称布置。在两个锁紧块外部套上两个夹板（２，１０）。橡胶试片压缩量与压缩前的厚度之比定义为压缩比。在两个夹板中间可安装垫片，通过不同厚度垫片的组合可以实现不同的压缩比。图２橡胶阻尼式扭转减振