曲轴扭转减振器项目介绍
发动机曲轴多级橡胶阻尼式扭转减振器的设计
关 键词 ： 多级 橡胶 减振器 ； 曲轴扭 转振 动 ； 计 方法 设
Ｄｅ ｉｎ ｏ ｌｉｒ ｂ ｅ －ｌｍｅ ｔＴ ｒｉｎ ｌＶｉｒ ｔｏ ｍｐ ｒ ｏ ｇｎ ａ ｋ ｈ ｆ ｓｇ ｆＭｕ ｔ－ｕ ｂ ｒ－ ｅ ｎ ｏ ｓｏ ａ ｂ ａｉｎ Ｄａ ｅｓｆｒＥｎ ｉ ｅ Ｃｒ ｎ ｓ ａｔ － ｅ
ｏ ｔｍｉａｉ ｎ ｍｅｈ ｄ ｏ ｔ ｅ ｉｎ ｐ ｒ ｍｅｅ ｓ ａｅ ｐ ｅ ｅ ｔｄ． Ｔｈ ａｃ ｌ ｔｄ ｒ ｓ ｌｓ ｓ ｏ ｔ ａ ｈ ｒ ｓ ｎ ｅ ａ ｅ ｐ ｉ ｚ ｔｏ ｔ ｏ ｆｉ ｄ ｓｇ ａ ａ ｔｒ ｒ ｒ ｓ ｎ ｅ ｓ ｅ ｃ ｌｕ ａｅ ｅ ｕ ｔ ｈ ｗ ｈ ｔｔ ｅ ｐ ｅ ｅ ｔｄ ｄ ｍｐ ｒ ｃ ｎ ｂ ｔｅ ｏ ｔｏ ｈ ｏ ｓｏ ａ ｉ ｒ ｔ ｎ ｏ ｎ ｉ ｅ ｃ ａ ｋ ｈ ｆ． ａ ｅｔｒ ｃ ｎｒ ｌｔ ｅ ｔｒ ｉｎ ｌｖ ｂ ａ ｉ ｆｅ ｇｎ ｒ ｎ ｓ ａｔ ｏ Ｋｅ ｗｏｒ ：Ｍ ｕｌｉｒ ｂｅ －ｌ ｍｅ ａ ｐｅ ｙ ￣ ｔ－ ｕｂ ｒ ｅｅ ｎｔｄ ｍ ｒ；Ｃｒ ｎ ｈａ ｔ ｔ ｒ ｉ ａ ｉ ａ ｉ ａ ｋｓ ｆ ｏ ｓｏｎ ｌｖ ｂｒ ｔｏｎ；Ｄｅ ｉ ｎ ｍ ｅ ｓｇ ￣ｏｄ
为紧配合 ， 两物体合成为一个惯性质量 ， 与橡胶元件
１ 多级橡胶减 振器结 构
图１ 为一两级并联式减振器 。物体 ６为轮毂 ，
是减 振器 与发 动机 曲轴 的连 接件 ； 带轮 ３和 物体 ４ 皮
车发动机上 已经采用 了多级的橡胶 阻尼式减振器 ， 即多级 动力 吸振器 。
文 献 ［ ］ 立 了两 级 并 联式 动 力 吸 振 器 的数 学 ２建 模 型 ， ２个动 力 吸振 器 的质 量 比相 等 时 ， 出 了 ２ 当 给
发动机曲轴多级橡胶阻尼式扭转减振器的设计
[摘要 ] 介绍了发动机曲轴系统中应用的多级橡胶阻尼式减振器的结构 ,提出了各级减振器设计参数的优化 方法 。计算结果表明 ,多级扭转减振器可以较好地控制发动机曲轴的扭振 。
关键词 :多级橡胶减振器 ;曲轴扭转振动 ;设计方法
Design of M ulti2rubber2element Torsional V ibration Dampers for Engine Crankshaft
…
-
λ2μ 11
λ21
0
0
-
λ2μ 22
…
0
0
λ22
0
0…
-
λ2μ nn
0
0
-
λ2 n
0
0
0
λ2 n
F ( ωj )
=
M0 k
f1
( ωj )
,
0,
0,
……,
0
T
式中 f1 ( ωj ) = f ( 。
曲轴和减振器各级惯性质量的角位移可由下式
解式 (5)得到 ,表 1 中给出了优化的参数 。对比曲
线 2和 5,三级扭转减振器对曲轴扭振的减振效果
和具有最优设计参数的单级扭转减振器时对曲轴扭
振减振的效果接近 。
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汽 车 工 程
2007年 (第 29卷 )第 11期
表 1 扭转减振器的设计参数
扭转减振器类型 最优参数单级 最优频率比和实际 阻尼系数比单级
Keywords: M ulti2rubber2elem en t dam per; Crankshaft torsiona l v ibra tion; D esign m ethod
前言
减少发动机曲轴扭振的常用方法是在曲轴前端 安装扭转减振器 。这种减振器在曲轴系统中的匹配 设计是基于动力吸振器的设计理论 。对于单级的减 振器 (只具有一个惯性质量 ) ,已有较为成熟的设计 理论与计算方法 [ 1 ] 。在轿车发动机曲轴系统中广 泛使用的橡胶阻尼式减振器的阻尼值偏小 ,达不到 最优设计阻尼系数比的要求 。硅油或硅油 橡胶式 阻尼减振器 ,可以提供较大的阻尼而满足设计的最 优阻尼 ,但其制造工艺复杂 ,成本相对较高 。为降低 成本 ,在轿车发动机的曲轴扭振减振系统中 ,一般采 用橡胶阻尼式减振器 。随着轿车发动机的轻量化和 大功率化 ,单级橡胶阻尼式减振器的减振效果已满 足不了曲轴系统扭转振动控制的要求 ,目前在一些 轿车发动机上已经采用了多级的橡胶阻尼式减振 器 ,即多级动力吸振器 。
扭转减振器的设计
扭转减振器的设计扭转减振器主要由弹性元件(减振弹簧或橡胶)和阻尼元件(阻尼片)等组成。
弹性元件的主要作用是降低传动系的首端扭转刚度，从而降低传动系扭转系统的某阶(通常为三阶)固有频率，改变系统的固有振型，使之尽可能避开由发动机转矩主谐量激励引起的共振；阻尼元件的主要作用是有效地耗散振动能量。
所以，扭转减振器具有如下功能：1)降低发动机曲轴与传动系接合部分的扭转刚度，调谐传动系扭振固有频率。
2)增加传动系扭振阻尼，抑制扭转共振响应振幅，并衰减因冲击而产生的瞬态扭振o3)控制动力传动系总成怠速时离合器与变速器轴系的扭振，消减变速器怠速噪声和主 减速器与变速器的扭振与噪声。
4)缓和非稳定工况下传动系的扭转冲击载荷和改善离合器的接合平顺性。
扭转减振器具有线性和非线性特性两种。
单级线性减振器的扭转特性如图2-1 4所示，其弹性元件一般采用圆柱螺旋弹簧，广泛应用于汽油机汽车中。
当发动机为柴油机时，由于怠速时发动机旋转不均匀度较大，常引起变速器常啮合齿轮齿间的敲击，从而产生令人厌烦的变速器怠速噪声。
在扭转减振器中另设置一组刚度较小的弹簧，使其在发动机怠速工况下起作用，以消除变速器怠速噪声，此时可得到两级非线性特性，第一级的刚度很小，称为怠速级，第二级的刚度较大。
目前，在柴油机汽车中广泛采用具有怠速级的两级或三级非线性扭转减振器。
图2-14 单机线性减震器在扭转减振器中，也有采用橡胶代替螺旋弹簧作为弹性元件，以液体阻尼器代替干摩擦阻尼的新结构。
减振器的扭转刚度ϕK 和阻尼摩擦元件间的摩擦转矩μT 是两个主要参数。
其设计参数还包括极限转矩j T 、预紧转矩n T 和极限转角j ϕ等。
1.极限转矩j T极限转矩为减振器在消除限位销与从动盘毂缺口之间的间隙△1(图2-1 5)时所能传递的最大转矩，即限位销起作用时的转矩。
它与发动机最大转矩有关，一般可取j T =(1.5～2.O) max e T (2-27)式中，货车：系数取1.5，轿车：系数取2.O 。
汽车发动机曲轴扭转振动分析及控制
汽车发动机曲轴扭转振动分析及控制社会经济在进行着快速的发展中，人们对于汽车的使用量也在逐渐的增加，我国对于汽车建设中是要求也越加严苛。
在汽车公司进行汽车设计的过程中，对于发动机及行驶中的稳定程度越加重视。
汽车发动机曲轴扭转振动是汽车公司在对于发动机研究中的热点课题。
本为对于发动机的曲轴扭转技术进行较为全面的分析。
标签：曲轴系；扭转振动；优化设计0 前言增加对于汽车发动机的振动分析与控制，在一定程度上面可以将汽车的内部结构进行优化，增加发动机的使用时间与汽车行驶过程中的稳定性能。
曲轴扭转是发动机在工作过程中的主要部件，性能的好坏将直接对于汽车的整体性能进行影响。
本文主要对于汽车中的曲轴扭转振动进行分析研究，这项研究是十分具有实际意义的。
1 汽车发动机曲轴扭转振动系统理论分析1.1 ADAMS多刚体动力学理论ADAMS动力学理论主要使用坐标方程式进行汽车在行驶中的发动机系统的分析。
在ADAMS动力学理论中，将动力系统内的关性参考系中的坐标与方位坐标进行标注，并使用相对应的数学方程式进行多余坐标的约束，进而将已经标注的坐标进行变量。
在对于动力学的分析过程中，使用数学方程式可以将计算的效率进行大幅度提升。
1.2 ADAMS多柔体动力学理论在进行汽车生产建设中，在机械系统中已经广泛使用柔性材料，是生产设备运行中速度较快，但是运行的精度也在不断的提升，设备内的动力学性能变得更加繁琐。
刚性研究体系已经不能满足对于动力学的研究，因此柔体动力学理论就在这种情况下产生。
这种研究体系一般情况下是以刚性动力学体系作为参照依据，在对于柔体的研究中进常采用不同的处理形式。
在一定程度上面刚性与柔性的个、动力学体系进行共同使用，可以对系统中的动力学进行更加全面的认识[1]。
2 曲轴动力学研究模型2.1 三维几何模型三维几何模型可以将曲轴系统的中每个零件间的关系进行清晰的展示。
按照零件的规格与参数，利用相对应的三维软件就可以建立相对应的三维几何模型。
扭转减震器的工作原理及结构
扭转减震器的工作原理及结构从动盘工作时，两侧摩擦片所受摩擦力矩首先传到从动盘本体和减振器盘上，再经若干个减振器弹簧传给从动盘毂。
这时弹簧被压缩。
因为减振器弹簧的缓冲作用，传动系统所受的冲击大大减小。
传动系统中的扭转振动会使从动盘毂相对于从动盘本体和减振器盘往复摆动，借助夹在它们之间的阻尼片的摩擦来消耗扭转振动的能量，使扭转振动迅速衰减，减小传动系统所受的交变应力。
扭转减振器是汽车离合器中的重要元件，主要由弹性元件和阻尼元件等组成，其中弹簧元件用以降低传动系的首端扭转刚度，从而降低传动系扭转系统的某阶固有频率，改变系统的固有振型，使之能避开由发动机转矩主谐量激励引起的激励；阻尼元件用以有效耗散振动能量。