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农业工程学报 2016年第7期32卷 106-113页

作者：周长城潘礼军于曰伟赵雷雷山东理工大学交通与车辆工程学院淄博255049 北京邮电大学自动化学院北京100876

阻尼匹配是制约钢板弹簧悬架系统减振器设计的关键问题。根据1/4车辆二自由度行驶振动模型,利用随机振动理论,建立了悬架系统最优阻尼比及悬架动挠度和振动速度均方根值数学模型。在此基础上,通过分析、处理钢板弹簧加载-卸载试验所测... 详细信息

阻尼匹配是制约钢板弹簧悬架系统减振器设计的关键问题。根据1/4车辆二自由度行驶振动模型,利用随机振动理论,建立了悬架系统最优阻尼比及悬架动挠度和振动速度均方根值数学模型。在此基础上,通过分析、处理钢板弹簧加载-卸载试验所测得的载荷及变形数组数据,建立了在实际行驶工况下的钢板弹簧等效阻尼数学模型;根据悬架系统最优阻尼比及钢板弹簧的等效阻尼,得到了所需匹配减振器在悬架系统中应承担的最佳阻尼比;利用平安比及双向比,建立了钢板弹簧悬架系统最佳阻尼匹配减振器的速度特性,并通过仿真分析和实车行驶平顺性试验验证了钢板弹簧悬架系统减振器最佳阻尼匹配设计方法的正确性及有效性,利用该设计方法匹配减振器后的车身垂直振动加速度均方根值与传统经验法相比降低了6.72%,能够有效改善车辆的乘坐舒适性。该研究可为钢板弹簧悬架系统减振器的设计提供参考。

关键词：车辆振动模型车辆悬架钢板弹簧减振器匹配等效阻尼最佳阻尼

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橡胶阻尼式扭转减振器性能计算与测试方法的研究

橡胶阻尼式扭转减振器性能计算与测试方法的研究

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作者：魏玉明华南理工大学

学位级别：硕士

减小发动机曲轴扭转振动的常用方法是在曲轴前端安装减振器。橡胶阻尼式扭转减振器因为结构简单、成本较低，而广泛应用于乘用车曲轴减振。橡胶阻尼式扭转减振器的橡胶圈扭转刚度、阻尼跟橡胶圈压缩比、激振频率、橡胶圈角变形量等参... 详细信息

减小发动机曲轴扭转振动的常用方法是在曲轴前端安装减振器。橡胶阻尼式扭转减振器因为结构简单、成本较低，而广泛应用于乘用车曲轴减振。橡胶阻尼式扭转减振器的橡胶圈扭转刚度、阻尼跟橡胶圈压缩比、激振频率、橡胶圈角变形量等参数密切相关。在橡胶动态力学特性的研究中，广泛应用Kelvin Voigt、Maxwell、分数导数等力学模型。本文设计了橡胶试片静动态剪切试验夹具，测试得到了橡胶试片在不同压缩比下的静动态剪切特性。建立了表征橡胶试片静动态剪切特性的Kelvin Voigt本构模型、Maxwell本构模型和分数导数本构模型，提出了由试验测得的橡胶试片剪切特性曲线，识别各模型参数的方法。给出了由这3种力学模型计算橡胶阻尼式扭转减振器固有频率的方法，计算了一款橡胶阻尼式扭转减振器固有频率，并与测试值进行对比。结果表明，Kelvin Voigt力学模型计算得到的橡胶阻尼式扭转减振器的固有频率不随激振振幅的变化而变化，不能表征振幅相关性，而Maxwell力学模型和分数导数力学模型计算固有频率能表征振幅相关性。大振幅激励时，利用Maxwell力学模型计算的固有频率与实测值的误差较大;在各种激励振幅下，利用分数导数力学模型可较准确的计算出减振器的固有频率。分数导数力学模型能够比较准确的表达橡胶阻尼式扭转减振器的动态特性。为了防止橡胶阻尼式扭转减振器在工作过程中惯量环与轮毂之间发生相对滑转或者沿轴向脱开，必须保证惯量环与轮毂之间的最大滑移扭矩、最大轴向压出力大于安全阈值。橡胶阻尼式扭转减振器最大压出力、最大滑移扭矩受减振器尺寸、毂型、橡胶圈弹性力、橡胶圈与轮毂接触面的最大静摩擦系数影响。为了计算橡胶圈弹性力，本文建立了Mooney Rivlin橡胶材料模型。试验与Abaqus有限元软件相结合的方式计算了橡胶圈与轮毂接触面的最大静摩擦系数。本文建立了装有橡胶阻尼式扭转减振器的曲轴轴系扭振模型，提出了遗传算法橡胶阻尼式扭转减振器匹配方法。以某直列四缸发动机为例，进行了橡胶阻尼式扭转减振器的匹配测试，结果表明遗传算法橡胶阻尼式扭转减振器匹配方法科学有效。

关键词：扭转减振器固有频率橡胶粘弹性力学模型曲轴扭振模型减振器匹配

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发动机曲轴系扭转振动分析与配置优化

发动机曲轴系扭转振动分析与配置优化

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作者：李文东上海海洋大学

学位级别：硕士

曲轴系是发动机的核心系统,受到气缸波动压力和活塞连杆机构引起的不均匀扭矩等复杂作用力,会导致曲轴两端产生较大的扭转角和扭转应力。曲轴自由端通过皮带轮等驱动发动机配气系统凸轮轴的正时齿轮、推力片以及其他构件,扭振会影响动... 详细信息

曲轴系是发动机的核心系统,受到气缸波动压力和活塞连杆机构引起的不均匀扭矩等复杂作用力,会导致曲轴两端产生较大的扭转角和扭转应力。曲轴自由端通过皮带轮等驱动发动机配气系统凸轮轴的正时齿轮、推力片以及其他构件,扭振会影响动力的传递并迫使这些构件跟随曲轴前端振动从而影响机构的稳定运行。对于已经初步设计完成的发动机,在不宜对结构做出过多修改的前提下,经常采用曲轴前端来配置扭振减振器来作为改善振动状态的切实可行的办法。匹配减振器时,先对原曲轴系力学模型等效,推导原系统的等效参数。依据动力吸振器的原理选取最佳定调比,配置减振器来改善曲轴系统的扭振响应,计算减振器的主要等效参数。经匹配减振器前后扭振响应对比验证,减振器能有效的降低曲轴前端主要谐次的振幅,降低最大扭矩,改善曲轴系的扭振响应。本文以某型号直列四缸机为例,基于集总参数模型对发动机曲轴系的各个模块建模,研究了各等效构件的力学模型和等效参数,验证了影响发动机扭振激励计算算法。研究了自由振动和强迫振动计算的算法以及实现方法,给出具体算例验证了算法的准确性。分析了未配置减振器的曲轴系振动响应,得到自振和强迫振动响应,再根据最佳定调比匹配减振器,最后利用回归模型和遗传算法对减振器参数作出优化。本文首先对轴系扭振研究作了系统的阐述,设计了一款曲轴系扭转振动分析软件。分析了软件使用人员的特点和实际需求,设计了软件应具备的功能,确定了软件的模块化与可视化等功能设计,尤其是软件的特色功能。接着设计了软件的计算框架,包括系统的初始化和仿真流程。采用模块化的方式做软件的总体布局,采用子模块设计软件的前后处理与计算功能提高了软件的运行效率。最后为了方便各子结构的单独开发设计了接口文件。研究曲轴系的等效模型,这里采用集总参数等效模型,按自由度的形式划分构件,给出了曲轴系各部分构件参数的计算方法,包括简单构件的基本公式和复杂构件的计算机辅助运算,开发了一款曲拐刚度计算软件。对橡胶和硅油扭转减振器的力学模型进行了研究,研究了载荷激励的简谐系数查表计算和谐次分解法计算,对谐次分解法的精确性进行了验证。然后研究了基于子空间迭代的自由振动算法和强迫振动的谐响应求解算法,分别给出了算法在程序中的实现方法,采用算例对算法做了验证。接着利用商业软件分析了曲轴系的振动特性,包括振型、固有频率和极限转速,分析了滚振对自由端2谐次的振动影响和离合器接合状态下对曲轴振动的影响,针对某型号发动机软件的计算精度与台架实测数据以及商用软件计算结果进行对比验证。最后根据现有的计算结果采用双扭摆系统配置减振器来改善曲轴系统扭振特性,分析了减振器的减振效果。分析了减振器结构参数和飞轮转动惯量对轴系扭振的影响,利用线性回归和机器学习模型对减振效果进行了优化。

关键词：曲轴系统扭转振动减振器匹配定调比回归优化

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