車輛動力學-扭振

1、一、概述一、概述1.1.傳動系統(tǒng)扭轉振動是車輛振動的一種重要形式傳動系統(tǒng)扭轉振動是車輛振動的一種重要形式 。2.2.扭振產生的原因扭振產生的原因 外因：發(fā)動機或其他激勵呈周期性變化外因：發(fā)動機或其他激勵呈周期性變化 內因：軸系本身不但具有慣性，而且具有彈性內因：軸系本身不但具有慣性，而且具有彈性3.3.對于車輛動力傳動系統(tǒng)，扭振是普遍存在的，只是軸系對于車輛動力傳動系統(tǒng)，扭振是普遍存在的，只是軸系的差別和激勵的不同，扭振的強弱程度不同而已。的差別和激勵的不同，扭振的強弱程度不同而已。 第三章第三章 傳動系統(tǒng)扭轉振動傳動系統(tǒng)扭轉振動自由振動分析自由振動分析強迫振動分析強迫振動分析固有頻率固有頻率

2、振型（模態(tài)）振型（模態(tài)）零部件動態(tài)設計和修改零部件動態(tài)設計和修改動力傳動系統(tǒng)扭振模型動力傳動系統(tǒng)扭振模型振動幅值振動幅值振動附加轉矩振動附加轉矩振動附加應力振動附加應力軸系臨界轉速軸系臨界轉速一、概述一、概述二、發(fā)動機激勵分析二、發(fā)動機激勵分析發(fā)動機單缸激勵力矩發(fā)動機單缸激勵力矩cos)sin(42gpRDMcos)sin()2cos(cos22jjRmM1.單缸發(fā)動機激勵單缸發(fā)動機激勵gjMMM二、發(fā)動機激勵分析二、發(fā)動機激勵分析1.單缸發(fā)動機激勵單缸發(fā)動機激勵)(efM 10)sincos(vvvvbvaM01sin()vvvMMv10)(sinvvvtvMM22vvvbaM20cos1d

3、v)(fav20sin1dv)(fbvvvvbatg200)(21dfM 2/rrrtrMMM)(sin0e20.5,1,1.5,r第三章 發(fā)動機建模 二、發(fā)動機激勵分析二、發(fā)動機激勵分析1.單缸發(fā)動機激勵單缸發(fā)動機激勵10e)(sinvvvtvMMM對二沖程發(fā)動機：對二沖程發(fā)動機：對四沖程發(fā)動機：對四沖程發(fā)動機：1,2,3,4r對二沖程發(fā)動機：對二沖程發(fā)動機：對四沖程發(fā)動機：對四沖程發(fā)動機：諧次諧次 第三章 發(fā)動機建模 二、發(fā)動機激勵分析二、發(fā)動機激勵分析1.單缸發(fā)動機激勵單缸發(fā)動機激勵10e)(sinvvvtvMMM發(fā)動機各諧次的激勵成份發(fā)動機各諧次的激勵成份2. 多缸發(fā)動機激勵多缸發(fā)動機

4、激勵二、發(fā)動機激勵分析二、發(fā)動機激勵分析2cos2rMMrrrrr21合成激勵力矩為：合成激勵力矩為：2. 多缸發(fā)動機激勵多缸發(fā)動機激勵 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)動機激勵分析二、發(fā)動機激勵分析發(fā)動機多缸激勵力矩發(fā)動機多缸激勵力矩 3. 基本矢量圖基本矢量圖 例：已知四沖程六缸發(fā)動機發(fā)火順序為：153624,360,240,1206, 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)動機激勵分析二、發(fā)動機激勵分析5 . 0r 7 , 4 ,5 . 1r8 , 5 ,5 . 8 , 5 . 5 ,9 , 6 ,26, 1M43,M25,M強強簡簡諧諧主主簡簡諧諧5 . 6 , 5 . 3 ,1r5 . 7 , 5 . 4 ,2r3r5 . 2r1.發(fā)動機扭振模型發(fā)動機扭振模型三、動力傳動系統(tǒng)扭振模型三、動力傳動系統(tǒng)扭振模型無分支結構無分支結構2.動力傳動系統(tǒng)扭振模型結構動力傳動系統(tǒng)扭振模型結構三、動力傳動系統(tǒng)扭振模型三、動力傳動系統(tǒng)扭振模型分支結構分支結構三、動力傳動系統(tǒng)扭振模型三、動力傳動系統(tǒng)扭振模型實例實例復雜分支結構復雜分支結構三、

6、動力傳動系統(tǒng)扭振模型三、動力傳動系統(tǒng)扭振模型臨界轉速臨界轉速60mefnr發(fā)動機激勵由無數(shù)簡諧成份組成，某發(fā)動機激勵由無數(shù)簡諧成份組成，某一自振頻率在不同轉速下，將與不同一自振頻率在不同轉速下，將與不同諧次的激勵力矩發(fā)生共振，因而在發(fā)諧次的激勵力矩發(fā)生共振，因而在發(fā)動機轉速范圍內，將產生無數(shù)個共振動機轉速范圍內，將產生無數(shù)個共振點，即存在多個臨界轉速。點，即存在多個臨界轉速。 固有頻率固有頻率激勵頻率激勵頻率臨界轉速臨界轉速60emrnf只考慮主簡諧、強簡諧激勵。只考慮主簡諧、強簡諧激勵。 只考慮低頻振動涉及的臨界轉速。只考慮低頻振動涉及的臨界轉速。 固有頻率，Hzen3.模型參數(shù)模型參數(shù)2e

7、zARkC Ker.Wilson線性公式：第四章 傳動系統(tǒng)建模 理論形式阻尼系數(shù)公式：JC z1)1)發(fā)動機阻尼系數(shù)發(fā)動機阻尼系數(shù) 三、動力傳動系統(tǒng)扭振模型三、動力傳動系統(tǒng)扭振模型2dKC 2)2)扭轉減振器阻尼系數(shù)扭轉減振器阻尼系數(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、自由振動計算四、自由振動計算 0

8、)()(ttJ 1.無阻尼自由振動計算無阻尼自由振動計算()0jjKJ)()(tgutjjju為系統(tǒng)第 j 階實模態(tài)振型 jjj為系統(tǒng)實模態(tài)特征值，相應的固有頻率為 第第3階振型圖階振型圖 3個節(jié)點分別位于質量點個節(jié)點分別位于質量點5和和6、13和和14及及23和和24之間之間 振型振型四、自由振動計算四、自由振動計算 0)()()(ttt KCJ 0000 JKJJC2.阻尼自由振動計算（一般粘性阻尼系統(tǒng)阻尼自由振動計算（一般粘性阻尼系統(tǒng) ）nnnnnn,2221112221110)(jjXBAT X，0JJCAJKB00五、強迫振動計算五、強迫振動計算 )()()()(ttttMKCJ )

9、()()()(21tMtMtMtjMT00)(tMm trbtratMrjrjrjsincos)(rrrrrrrrBAYXJKCCJK22rrrrrrrrBAJKCCJKYX122)sin(|sincos)(rkrkrkrkrktrtrYtrXtrkrkrkXYtanarctrtrtrrrsincos)(BAM發(fā)動機第發(fā)動機第r次激勵力矩的余弦、正弦分量次激勵力矩的余弦、正弦分量 trtrtrrsincos)(YXr發(fā)動機第發(fā)動機第r次激勵力矩下響應的余弦、正弦分量次激勵力矩下響應的余弦、正弦分量 rrjrjrrjrjtrbtratMtM)sincos()()(五、強迫振動計算五、強迫振動計算

10、 )()()()(ttttMKCJ )sin()()()()(22rkrrkrkrrkktrYXttrrhrhhhKM)(1AhAhhWM質量點綜合扭振幅值質量點綜合扭振幅值：軸段附加轉矩軸段附加轉矩：軸段附加扭轉應力軸段附加扭轉應力：60080010001200140016001800200022002400260000.020.040.060.080.10.120.140.160.180.20.51.52.02.54.03.5第1質量點各階幅值及總幅值變化曲線ne(r/min)deg振幅6008001000120014001600180020002200240026000501001502

11、00250300350第8和第9質量點間軸段(中間軸)各諧次及合成附加應力變化曲線2.02.54.03.5發(fā)動機轉速ne(r/min)附加應力(MPa)附加應力600800100012001400160018002000220024002600051015202530354045500.51.01.53.02.02.54.03.55.0第2和第3質量點間軸段(曲軸)各諧次及合成附加扭矩變化曲線ne(r/min)M(KNm)附加轉矩五、強迫振動計算五、強迫振動計算 六、傳動系統(tǒng)六、傳動系統(tǒng)扭振扭振試驗試驗 傳感器傳感器加減速階次跟蹤試驗加減速階次跟蹤試驗穩(wěn)態(tài)試驗穩(wěn)態(tài)試驗 0.00 120.00 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