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《汽车系统动力学配套教学课件第2版喻凡 第7章.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、第七章动力传动系统的振动分析□第一节 扭振系统的激振源□第二节 扭振系统模型与分析□第三节 动力传动系统的减振措施由离合器、变速器、万向节、传动轴、主减速器、差速器、驱动半轴和轮毂等组成的车辆动力传动系统,在激励作用下通常会产生弯曲振动和扭转振动。本章中,首先分析扭振系统的激振源,然后建立动力传动系统的扭振模型,对系统的固有频率和振型进行分析,确定系统的共振转速,讨论在稳定工况下传动系统由发动机激振转矩引起的载荷变化特征,最后介绍几种已在实车中应用的传动系统减振措施。引言第一节 扭振系统的激振源简化的动力传动系统的扭振系统由旋转质量
2、、弹簧及减振元件组成,如图7-1所示。图7-1简化的扭振系统示意图传动系统的激振源主要包括:发动机、变速器、万向节和其他因素。1.发动机内燃式发动机输出的交变力矩是导致整个传动系统产生扭转振动的主要原因。周期性作用于曲轴颈的切向力(包括单缸发动机膨胀气体作用力)和惯性力,使曲轴转速发生周期性改变,不断变化的角速度使各质量产生周期性的扭振。此外,活塞的惯性力矩也不断发生变化,活塞的直线往复运动和连杆摆动也引起惯性力矩的周期性振动。第一节 扭振系统的激振源设发动机曲轴角速度为ω,则单个气缸对曲轴产生的转矩T可表示为其平均转矩T0的傅里叶
3、级数形式:式中,t为时间;j为阶数,对二冲程发动机,j=1、2、3、…;对四冲程发动机,j=0.5、1、1.5、2、2.5、3、…;Tj为第j阶简谐分量的幅值;αj为第j阶简谐分量初相位。(7-1)第一节 扭振系统的激振源由单缸激振转矩式,可推导出多缸发动机对传动系统的激振转矩,它等于各缸的激振转矩之和发动机各阶旋转矢量图2.变速器变速器的振动特性受系统质量、刚度、阻尼和齿刚度变化的影响。变速器本身的激励源主要由齿轮啮合过程中的载荷波动引起。3.万向节万向节的转动也可引起系统扭转振动。万向节系统引起的振动激励可由图7-3所示的传递特
4、性来说明。在存在轴向角的情况下,万向节不能均匀地传递输入和输出,即使输入的角速度ω1恒定,输出角速度ω2也将产生周期性波动,由此产生的参数化激励振动将可能导致系统共振。图7-3万向节的传递特性第一节 扭振系统的激振源第一节 扭振系统的激振源4.其他因素轮胎、轮辋、制动盘等旋转部件的不平衡质量以及不平路面的激励均可能引起传动系统的扭振,若与悬架运动产生的振动耦合,还可能导致传动系统的自激振动。第二节 扭振系统模型与分析一、扭振力学模型传动系统的首端与发动机相连,末端通过弹性轮胎与车辆平动质量相连,组成了一个多质量的弹性扭转振动系统。在
5、计算系统的固有频率和振型时,忽略系统的阻尼,将传动系统看成是多个刚度圆盘弹性连接的无阻尼振动系统。以某六缸发动机货车第四档动力传动系统为例,其扭振系统力学模型如图7-4所示图7-4某货车动力传动系统的扭振力学模型系统的参数不但与其车辆结构参数有关,还与工作档位有关。下面说明在考虑系统的传动比情况下,如何将实际的扭振系统动力学参数换算成当量参数。第二节 扭振系统模型与分析一、扭振力学模型1.当量转动惯量的计算当量转动惯量J是指传动系统中与曲轴不同速旋转零部件的转动惯量换算成与曲轴同速旋转条件下的转动惯量。例如当车轮滚动半径为rd时,车
6、辆平动质量mt的当量转动惯量记为J14,即:2.当量扭转刚度的计算在图7-4所示的力学模型中,设两圆盘间弹性轴的当量扭转刚度为K,则可根据传动系统中实际部分的扭转刚度K'按弹性变形能相等的原则计算。例如,设半轴轴段的实际扭转刚度为K12',轮胎实际扭转刚度为K13',则其相应的当量扭转刚度分别为:(7-2)(7-3)(7-4)表7-1某车第四档下的扭振系统参数值转动惯量零部件名称kg·m2J1第一曲柄连杆机构1.986×10-3J2第二曲柄连杆机构1.910×10-3J3第三曲柄连杆机构1.931×10-3J4第四曲柄连杆机构1.9
7、31×10-3J5第五曲柄连杆机构1.910×10-3J6第六曲柄连杆机构1.924×10-3J7第六主轴颈中点与飞轮之间的轴段、飞轮及离合器总成7.8426×10-2J8变速器第一轴、中间轴组件、倒档齿轮、第二轴上的三档常啮齿轮和超速齿轮与衬套2.258×10-3J9变速器第二轴总成、中央制动器总成、中间传动轴一半2.614×10-2J10中间传动轴一半、后传动轴一半2.91×10-3J11后传动轴一半、主传动齿轮2.51×10-3J12两个半轴一半、差速器、二级减速器1.77×10-3J13两个半轴一半、四个驱动轮7.836×1
8、0-2J14汽车平动质量之当量转动惯量3.238扭转刚度轴 段N·m/radK1发动机第一、第二连杆轴颈间轴段7.95×104K2发动机第二、第三连杆轴颈间轴段7.95×104K3发动机第三、第四连杆轴颈间轴段6.95×104K4发
