車輛動(dòng)力學(xué)-扭振

1、一、概述一、概述1.1.傳動(dòng)系統(tǒng)扭轉(zhuǎn)振動(dòng)是車輛振動(dòng)的一種重要形式傳動(dòng)系統(tǒng)扭轉(zhuǎn)振動(dòng)是車輛振動(dòng)的一種重要形式 。2.2.扭振產(chǎn)生的原因扭振產(chǎn)生的原因 外因：發(fā)動(dòng)機(jī)或其他激勵(lì)呈周期性變化外因：發(fā)動(dòng)機(jī)或其他激勵(lì)呈周期性變化 內(nèi)因：軸系本身不但具有慣性，而且具有彈性內(nèi)因：軸系本身不但具有慣性，而且具有彈性3.3.對(duì)于車輛動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)，扭振是普遍存在的，只是軸系對(duì)于車輛動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)，扭振是普遍存在的，只是軸系的差別和激勵(lì)的不同，扭振的強(qiáng)弱程度不同而已。的差別和激勵(lì)的不同，扭振的強(qiáng)弱程度不同而已。 第三章第三章 傳動(dòng)系統(tǒng)扭轉(zhuǎn)振動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)扭轉(zhuǎn)振動(dòng)自由振動(dòng)分析自由振動(dòng)分析強(qiáng)迫振動(dòng)分析強(qiáng)迫振動(dòng)分析固有頻率固有頻率

2、振型（模態(tài)）振型（模態(tài)）零部件動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)和修改零部件動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)和修改動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)扭振模型動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)扭振模型振動(dòng)幅值振動(dòng)幅值振動(dòng)附加轉(zhuǎn)矩振動(dòng)附加轉(zhuǎn)矩振動(dòng)附加應(yīng)力振動(dòng)附加應(yīng)力軸系臨界轉(zhuǎn)速軸系臨界轉(zhuǎn)速一、概述一、概述二、發(fā)動(dòng)機(jī)激勵(lì)分析二、發(fā)動(dòng)機(jī)激勵(lì)分析發(fā)動(dòng)機(jī)單缸激勵(lì)力矩發(fā)動(dòng)機(jī)單缸激勵(lì)力矩cos)sin(42gpRDMcos)sin()2cos(cos22jjRmM1.單缸發(fā)動(dòng)機(jī)激勵(lì)單缸發(fā)動(dòng)機(jī)激勵(lì)gjMMM二、發(fā)動(dòng)機(jī)激勵(lì)分析二、發(fā)動(dòng)機(jī)激勵(lì)分析1.單缸發(fā)動(dòng)機(jī)激勵(lì)單缸發(fā)動(dòng)機(jī)激勵(lì))(efM 10)sincos(vvvvbvaM01sin()vvvMMv10)(sinvvvtvMM22vvvbaM20cos1d

3、v)(fav20sin1dv)(fbvvvvbatg200)(21dfM 2/rrrtrMMM)(sin0e20.5,1,1.5,r第三章 發(fā)動(dòng)機(jī)建模 二、發(fā)動(dòng)機(jī)激勵(lì)分析二、發(fā)動(dòng)機(jī)激勵(lì)分析1.單缸發(fā)動(dòng)機(jī)激勵(lì)單缸發(fā)動(dòng)機(jī)激勵(lì)10e)(sinvvvtvMMM對(duì)二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)：對(duì)二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)：對(duì)四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)：對(duì)四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)：1,2,3,4r對(duì)二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)：對(duì)二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)：對(duì)四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)：對(duì)四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)：諧次諧次 第三章 發(fā)動(dòng)機(jī)建模 二、發(fā)動(dòng)機(jī)激勵(lì)分析二、發(fā)動(dòng)機(jī)激勵(lì)分析1.單缸發(fā)動(dòng)機(jī)激勵(lì)單缸發(fā)動(dòng)機(jī)激勵(lì)10e)(sinvvvtvMMM發(fā)動(dòng)機(jī)各諧次的激勵(lì)成份發(fā)動(dòng)機(jī)各諧次的激勵(lì)成份2. 多缸發(fā)動(dòng)機(jī)激勵(lì)多缸發(fā)動(dòng)機(jī)

4、激勵(lì)二、發(fā)動(dòng)機(jī)激勵(lì)分析二、發(fā)動(dòng)機(jī)激勵(lì)分析2cos2rMMrrrrr21合成激勵(lì)力矩為：合成激勵(lì)力矩為：2. 多缸發(fā)動(dòng)機(jī)激勵(lì)多缸發(fā)動(dòng)機(jī)激勵(lì) 各氣缸與第一發(fā)火氣缸的同諧次力矩相位差為： 第2缸與第1缸的相位差； 第3缸與第1缸的相位差； 第 i 缸與第1缸的相位差。12,r13,r1 , ir二、發(fā)動(dòng)機(jī)激勵(lì)分析二、發(fā)動(dòng)機(jī)激勵(lì)分析發(fā)動(dòng)機(jī)多缸激勵(lì)力矩發(fā)動(dòng)機(jī)多缸激勵(lì)力矩 3. 基本矢量圖基本矢量圖 例：已知四沖程六缸發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)火順序?yàn)椋?53624,360,240,1206, 13 , 15 , 1600,4804, 12, 1發(fā)火間隔角發(fā)火間隔角(均勻發(fā)火均勻發(fā)火)四沖程：四沖程： /缸數(shù)缸數(shù)720二沖

5、程：二沖程： /缸數(shù)缸數(shù)036二、發(fā)動(dòng)機(jī)激勵(lì)分析二、發(fā)動(dòng)機(jī)激勵(lì)分析5 . 0r 7 , 4 ,5 . 1r8 , 5 ,5 . 8 , 5 . 5 ,9 , 6 ,26 , 1M4 3 ,M2 5 ,M強(qiáng)強(qiáng)簡簡諧諧主主簡簡諧諧5 . 6 , 5 . 3 ,1r5 . 7 , 5 . 4 ,2r3r5 . 2r1.發(fā)動(dòng)機(jī)扭振模型發(fā)動(dòng)機(jī)扭振模型三、動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)扭振模型三、動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)扭振模型無分支結(jié)構(gòu)無分支結(jié)構(gòu)2.動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)扭振模型結(jié)構(gòu)動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)扭振模型結(jié)構(gòu)三、動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)扭振模型三、動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)扭振模型分支結(jié)構(gòu)分支結(jié)構(gòu)三、動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)扭振模型三、動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)扭振模型實(shí)例實(shí)例復(fù)雜分支結(jié)構(gòu)復(fù)雜分

6、支結(jié)構(gòu)三、動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)扭振模型三、動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)扭振模型臨界轉(zhuǎn)速臨界轉(zhuǎn)速60mefnr發(fā)動(dòng)機(jī)激勵(lì)由無數(shù)簡諧成份組成，某發(fā)動(dòng)機(jī)激勵(lì)由無數(shù)簡諧成份組成，某一自振頻率在不同轉(zhuǎn)速下，將與不同一自振頻率在不同轉(zhuǎn)速下，將與不同諧次的激勵(lì)力矩發(fā)生共振，因而在發(fā)諧次的激勵(lì)力矩發(fā)生共振，因而在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，將產(chǎn)生無數(shù)個(gè)共振動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，將產(chǎn)生無數(shù)個(gè)共振點(diǎn)，即存在多個(gè)臨界轉(zhuǎn)速。點(diǎn)，即存在多個(gè)臨界轉(zhuǎn)速。 固有頻率固有頻率激勵(lì)頻率激勵(lì)頻率臨界轉(zhuǎn)速臨界轉(zhuǎn)速60emrnf只考慮主簡諧、強(qiáng)簡諧激勵(lì)。只考慮主簡諧、強(qiáng)簡諧激勵(lì)。 只考慮低頻振動(dòng)涉及的臨界轉(zhuǎn)速。只考慮低頻振動(dòng)涉及的臨界轉(zhuǎn)速。 固有頻率，Hzen3.模型參數(shù)模

7、型參數(shù)2ezARkC Ker.Wilson線性公式：第四章 傳動(dòng)系統(tǒng)建模 理論形式阻尼系數(shù)公式：JC z1)1)發(fā)動(dòng)機(jī)阻尼系數(shù)發(fā)動(dòng)機(jī)阻尼系數(shù) 三、動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)扭振模型三、動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)扭振模型2dKC 2)2)扭轉(zhuǎn)減振器阻尼系數(shù)扭轉(zhuǎn)減振器阻尼系數(shù) 橡膠減振器： 橡膠硅油減振器： 純硅油減振器：2/dJC /2dKC 3)3)軸段阻尼系數(shù)：軸段阻尼系數(shù)：KC02. 00000 )27. 01 . 1 (0 )37. 01 (ssdkkk0000013 . 03 . 007 . 0)5 . 02 . 0()1 . 102. 0(ddKC 4)4)蓋斯林格聯(lián)軸器蓋斯林格聯(lián)軸器四、自由振動(dòng)計(jì)算四、自由振

8、動(dòng)計(jì)算 0)()(ttJ 1.無阻尼自由振動(dòng)計(jì)算無阻尼自由振動(dòng)計(jì)算()0jjKJ)()(tgutjjju為系統(tǒng)第 j 階實(shí)模態(tài)振型 jjj為系統(tǒng)實(shí)模態(tài)特征值，相應(yīng)的固有頻率為 第第3階振型圖階振型圖 3個(gè)節(jié)點(diǎn)分別位于質(zhì)量點(diǎn)個(gè)節(jié)點(diǎn)分別位于質(zhì)量點(diǎn)5和和6、13和和14及及23和和24之間之間 振型振型四、自由振動(dòng)計(jì)算四、自由振動(dòng)計(jì)算 0)()()(ttt KCJ 0000 JKJJC2.阻尼自由振動(dòng)計(jì)算（一般粘性阻尼系統(tǒng)阻尼自由振動(dòng)計(jì)算（一般粘性阻尼系統(tǒng) ）nnnnnn,2221112221110)(jjXBAT X，0JJCAJKB00五、強(qiáng)迫振動(dòng)計(jì)算五、強(qiáng)迫振動(dòng)計(jì)算 )()()()(ttttM

9、KCJ )()()()(21tMtMtMtjMT00)(tMm trbtratMrjrjrjsincos)(rrrrrrrrBAYXJKCCJK22rrrrrrrrBAJKCCJKYX122)sin(|sincos)(rkrkrkrkrktrtrYtrXtrkrkrkXYtanarctrtrtrrrsincos)(BAM發(fā)動(dòng)機(jī)第發(fā)動(dòng)機(jī)第r次激勵(lì)力矩的余弦、正弦分量次激勵(lì)力矩的余弦、正弦分量 trtrtrrsincos)(YXr發(fā)動(dòng)機(jī)第發(fā)動(dòng)機(jī)第r次激勵(lì)力矩下響應(yīng)的余弦、正弦分量次激勵(lì)力矩下響應(yīng)的余弦、正弦分量 rrjrjrrjrjtrbtratMtM)sincos()()(五、強(qiáng)迫振動(dòng)計(jì)算五、強(qiáng)

10、迫振動(dòng)計(jì)算 )()()()(ttttMKCJ )sin()()()()(22rkrrkrkrrkktrYXttrrhrhhhKM)(1AhAhhWM質(zhì)量點(diǎn)綜合扭振幅值質(zhì)量點(diǎn)綜合扭振幅值：軸段附加轉(zhuǎn)矩軸段附加轉(zhuǎn)矩：軸段附加扭轉(zhuǎn)應(yīng)力軸段附加扭轉(zhuǎn)應(yīng)力：60080010001200140016001800200022002400260000.020.040.060.080.10.120.140.160.180.20.51.52.02.54.03.5第1質(zhì)量點(diǎn)各階幅值及總幅值變化曲線ne(r/min)deg振幅60080010001200140016001800200022002400260005010

11、0150200250300350第8和第9質(zhì)量點(diǎn)間軸段(中間軸)各諧次及合成附加應(yīng)力變化曲線2.02.54.03.5發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速ne(r/min)附加應(yīng)力(MPa)附加應(yīng)力600800100012001400160018002000220024002600051015202530354045500.51.01.53.02.02.54.03.55.0第2和第3質(zhì)量點(diǎn)間軸段(曲軸)各諧次及合成附加扭矩變化曲線ne(r/min)M(KNm)附加轉(zhuǎn)矩五、強(qiáng)迫振動(dòng)計(jì)算五、強(qiáng)迫振動(dòng)計(jì)算 六、傳動(dòng)系統(tǒng)扭振試驗(yàn)六、傳動(dòng)系統(tǒng)扭振試驗(yàn) 傳感器傳感器加減速階次跟蹤試驗(yàn)加減速階次跟蹤試驗(yàn)穩(wěn)態(tài)試驗(yàn)穩(wěn)態(tài)試驗(yàn) 0.00 12

12、0.00 s700.00 3900.00 Amplituderpm0.00 1.00 AmplitudeF6:leftoutputF1:flyw heelF2:couplingoutF3:boxinputF4:boxoutF5:clutchF7:rightoutputF8:freeend 700.00 2100.00 rpmflywheel_tacho (T1)0.00 1.90 Amplitude0.00 1.00 Amplitude805.04 1.83 FOrder 0.50 flywheel 0.5 orderFOrder 1.50 flywheel 1.5 orderFOrder 3.00