发动机曲轴混联式扭转减振器分析和设计.doc

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1、摘要发动机的扭转振动严重影响了整车的舒适性。本文基于多级并联和串联扭转减振器的设计背景，提出混联式曲轴扭转减振器的设计，对扭转减振器的优化方案做了介绍，建立了两种三级混联减振器的简化模型，运用MATLAB软件对其参数进行优化分析，并运用CATIA软件对其进行实体建模。分析完扭转减振器的优化参数，结果表明本研究成果对曲轴扭转减振器的设计有一定借鉴价值。关键词：发动机振动；曲轴扭转减振器；混联；优化AbstractTheTorsionalVibration(TV)ofengineseriouslyaffectsthecomforto

2、fvehicle.Basedonthebackgroundofparallelandserialmulti-stagetorsiondamperdesign,thehybriddesignofcrankshaftTorsionalVibrationAbsorber(TVA)isproposed.ThispaperdescribestheoptimizationprogramoftheTVAandestablishestwosimplifiedmodelsofhybridtri-modeTVA.Thepaperanalyzesth

3、eoptimizationparameterswithMATLABandmodelingTVAwiththeCATIA.AfteranalyzingoptimizationparametersofTVA,theresultindicatesthattheconclusionsofthispaperhavesomereferencevalueforthedesignofTVA.Keywords:enginevibration;torsionalabsorber;hybrid-mode;optimization.目录摘要IABSTR

4、ACTII1概述11.1课题背景11.2国外现状21.3课题主要容42扭转减振器介绍52.1扭转振动的控制方法52.2扭转减振器的种类62.3扭转减振器的结构82.3.1单级扭转减振器92.3.2多级并联式扭转减振器102.3.3多级串联式扭转减振器112.3.4硅油-橡胶复合式扭转减振器122.3.5弯扭复合式减振器133扭转减振器设计理论143.1动力吸振器设计原理153.2多级扭转减振器简化模型163.2.1两级并联式扭转减振器的简化模型163.2.2三级并联式扭转减振器的简化模型173.2.3两级串联式扭转减振器的简化模

5、型183.3三级混联式扭转减振器传递率的计算183.4多级扭转减振器参数的优化方法244三级混联式扭转减振器计算及优化程序274.1参数计算及优化程序界面274.2三级混联式扭转减振器参数计算及优化294.3三级串并联扭转减振器的优化结果334.4三级扭转减振器优化结果对比分析335三级混联扭转减振器的建模365.1三级混联扭转减振器的建模365.2三级混联减振器的结构说明386全文总结416.1主要结论416.2不足与展望41致43参考文献441概述1.1课题背景由于汽车工业具有很强的产业关联度，因而被视为一个国家工业和经济发

6、展水平的重要标志，因此汽车被称为“改变世界的机器”。随着科技的进步，社会的发展，人们对生活质量的要求越来越高，包括对汽车舒适性、安全性等性能提出了越来越苛刻的要求。为了提高汽车舒适性，减轻汽车的振动，首先要找到汽车的振源，汽车是多自由度的振动体，并受到各种振源的作用而发生振动，发动机就是振源之一。当发动机工作时，曲轴在周期性变化的转矩作用下，各曲拐之间发生周期性相对扭转的现象称为扭转振动，简称扭振[1]。发动机的振动关系到它的寿命、工作效率和对周围环境的影响。曲轴系统的振动是引发燃机振动的重要因素。由于曲轴上作用有大小、方向都周

7、期性变化的切向和法向作用力,曲轴轴系将会同时产生弯曲振动和扭转振动。因为燃机曲轴一般均采用全支承结构,弯曲刚度较大,所以其弯曲振动的自然频率较高。虽然弯曲振动不会在燃机工作转速围产生共振,但它会引起配套轴系和机体其它部件的振动,是燃机的主要噪声源。对扭转振动而言,由于曲轴较长,扭转刚度较小,而且曲轴轴系的转动惯量又较大,故曲轴扭振的频率较低,在燃机工作转速围容易产生共振,当发动机转矩的变化频率与曲轴扭转的自振频率相同或成整数倍时，就会发生共振。共振时扭转振幅增大，并导致传动机构磨损加剧，发动机功率下降，甚至使曲轴断裂。曲轴作为燃

8、机中主要的运动部件之一，它的强度和可靠性在很大程度上决定着燃机的可靠性。因此,扭转振动是燃机设计过程中必须考虑的重要因素[2]。如何降低曲轴的振动是发动机曲轴设计的重要容之一，为了消减曲轴的扭转振动，现在汽车发动机多在扭转振幅最大的曲轴前端装置扭转减振器，目前在