07-動力傳動系統(tǒng)的振動分析-車輛系統(tǒng)動力學(xué)課件

1汽車系統(tǒng)動力學(xué)馬天飛第七章

動力傳動系統(tǒng)的振動分析4系統(tǒng)的激勵(lì)源對于多缸發(fā)動機(jī)，其激振轉(zhuǎn)矩等于各缸轉(zhuǎn)矩的和。以四沖程六缸發(fā)動機(jī)為例，三階諧量不能相互抵消，將激發(fā)傳動系統(tǒng)的扭轉(zhuǎn)振動。其他低階諧量的和矢量為零。由此推斷，階數(shù)為3的整數(shù)倍的旋轉(zhuǎn)矢量同相；這些簡諧分量稱為主諧量；其階數(shù)稱為主諧數(shù)。最低主階數(shù)等于發(fā)動機(jī)曲軸每一轉(zhuǎn)的點(diǎn)火次數(shù)。汽車系統(tǒng)動力學(xué)馬天飛5傳動系的其他激勵(lì)變速器激勵(lì)是由齒輪嚙合過程中的載荷波動引起的。不等速萬向節(jié)在傳遞轉(zhuǎn)矩時(shí)，輸出轉(zhuǎn)矩將產(chǎn)生周期性波動。輪胎、輪輞等旋轉(zhuǎn)部件的不平衡質(zhì)量，不平路面的激勵(lì)均可引起傳動系統(tǒng)的扭振。汽車系統(tǒng)動力學(xué)馬天飛系統(tǒng)的激勵(lì)源6第二節(jié)扭轉(zhuǎn)系統(tǒng)模型與分析

扭振系統(tǒng)力學(xué)模型首端與發(fā)動機(jī)相連，末端通過彈性輪胎與車輛平動質(zhì)量相連。忽略系統(tǒng)阻尼，成為多個(gè)剛度圓盤彈性連接的無阻尼振動系統(tǒng)。汽車系統(tǒng)動力學(xué)馬天飛7

當(dāng)量轉(zhuǎn)動慣量的計(jì)算不同轉(zhuǎn)速零部件的轉(zhuǎn)動慣量換算成與曲軸同轉(zhuǎn)速條件下的轉(zhuǎn)動慣量。車輛平動質(zhì)量的當(dāng)量轉(zhuǎn)動慣量兩圓盤間彈性軸的當(dāng)量扭轉(zhuǎn)剛度K，可根據(jù)實(shí)際扭轉(zhuǎn)剛度，按照彈性變形能相等的原則計(jì)算。半軸軸段的當(dāng)量扭轉(zhuǎn)剛度汽車系統(tǒng)動力學(xué)馬天飛扭振系統(tǒng)力學(xué)模型

當(dāng)量扭轉(zhuǎn)剛度的計(jì)算8

扭振系統(tǒng)動力學(xué)方程矩陣形式的動力學(xué)方程汽車系統(tǒng)動力學(xué)馬天飛9

固有頻率與振型分析對于系統(tǒng)無阻尼自由振動方程可以求出扭振系統(tǒng)的固有頻率和所對應(yīng)的振型。該貨車四檔模態(tài)分析結(jié)果如表7-2。振型向量表示的是各自由度同步運(yùn)動的幅值比。汽車系統(tǒng)動力學(xué)馬天飛10三節(jié)點(diǎn)振型圖分析振型圖中振幅為零的質(zhì)點(diǎn)稱為節(jié)點(diǎn)。節(jié)點(diǎn)處振幅最小，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力最大，是危險(xiǎn)截面。由振型圖可知危險(xiǎn)截面所在的部件。本例節(jié)點(diǎn)位于變速器一軸處、半軸處和驅(qū)動輪處。低階振型的節(jié)點(diǎn)都位于傳動系統(tǒng)上。汽車系統(tǒng)動力學(xué)馬天飛固有頻率與振型分析11

系統(tǒng)頻率響應(yīng)分析汽車平動質(zhì)量當(dāng)量角加速度頻率響應(yīng)特性固有頻率處出現(xiàn)了明顯的共振尖峰；增加各扭轉(zhuǎn)模態(tài)的阻尼，可以有效地降低共振幅值。汽車系統(tǒng)動力學(xué)馬天飛固有頻率與振型分析12

發(fā)動機(jī)臨界轉(zhuǎn)速當(dāng)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩主諧量的頻率與扭振系統(tǒng)固有頻率一致時(shí)，系統(tǒng)便發(fā)生共振；引起共振時(shí)的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速稱為發(fā)動機(jī)的臨界轉(zhuǎn)速。式中，ft為傳動系統(tǒng)固有頻率；

k為主諧量的階數(shù)。發(fā)動機(jī)激勵(lì)轉(zhuǎn)矩高階諧量的幅值較小，共振相對較弱；高階模態(tài)的頻率較高，其共振激勵(lì)的幅值也就較小，危害也較小。汽車系統(tǒng)動力學(xué)馬天飛13研究表明，對于四沖程發(fā)動機(jī)而言，六缸機(jī)的3階主諧量和四缸機(jī)的2階主諧量往往能夠激起傳動系統(tǒng)的三節(jié)點(diǎn)振型（與3階模態(tài)相對應(yīng)）。此時(shí)的共振幅值達(dá)到最大值。振型圖中節(jié)點(diǎn)處的振型線越陡，承受的共振載荷就越大。在本例的三節(jié)點(diǎn)振型中，飛輪與變速器一軸間的軸段振型線最陡，說明共振載荷最大。汽車系統(tǒng)動力學(xué)馬天飛發(fā)動機(jī)臨界轉(zhuǎn)速14第三節(jié)動力傳動系統(tǒng)的減振措施

基本原理調(diào)整系統(tǒng)固有頻率改變遠(yuǎn)離節(jié)點(diǎn)處（如：飛輪）的轉(zhuǎn)動慣量；改變某些軸段處的扭轉(zhuǎn)剛度，如采用彈性聯(lián)軸器。提高阻尼以衰減共振振幅液力耦合器和液力變矩器具有良好的阻尼特性汽車系統(tǒng)動力學(xué)馬天飛15

動力傳動系統(tǒng)的減振措施扭轉(zhuǎn)減振器降低扭轉(zhuǎn)剛度，提高系統(tǒng)阻尼；采用多組彈簧，使其扭轉(zhuǎn)剛度在不同轉(zhuǎn)速下是不