動(dòng)力總成隔振及曲軸扭振動(dòng)態(tài)特性理論分析與試驗(yàn)研究.pdf

1、針對(duì)車輛、船舶等動(dòng)力總成系統(tǒng)整體外部振動(dòng)和內(nèi)部軸系扭轉(zhuǎn)振動(dòng)，進(jìn)行了理論分析、仿真分析及試驗(yàn)研究。建立了多向激勵(lì)作用的、多隔振支承的、彈性基礎(chǔ)支撐的隔振系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型，以子系統(tǒng)導(dǎo)納矩陣及整體綜合法分析了彈性基礎(chǔ)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)傳遞特性，研究了不同組合形式激勵(lì)作用、基礎(chǔ)各向響應(yīng)功率流傳遞特性;依據(jù)工程實(shí)際情況，對(duì)振源機(jī)器剛體模態(tài)進(jìn)行了解耦分析，并針對(duì)工程不規(guī)則結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)隔振系統(tǒng)，發(fā)展了以有限元仿真與功率流結(jié)合研究系統(tǒng)振動(dòng)特性的嶄新方法，使得功率流理論

2、在工程實(shí)際中的應(yīng)用不再局限于規(guī)則基礎(chǔ);從能量角度探討了曲軸扭轉(zhuǎn)振動(dòng)特性，分別得到了傳統(tǒng)軸盤模型和考慮連接軸分布質(zhì)量參數(shù)特性軸盤模型的扭振功率流傳遞特性，并分析了多種結(jié)構(gòu)參數(shù)變化對(duì)扭振能量傳遞特性的影響;搭建了隔振系統(tǒng)試驗(yàn)臺(tái)架，進(jìn)行了輸入系統(tǒng)及基礎(chǔ)功率流、加速度導(dǎo)納與傳遞率、結(jié)構(gòu)模態(tài)及阻尼測(cè)試。具體內(nèi)容如下;
　　對(duì)等截面歐拉梁進(jìn)行微元受力分析，得到了等圓截面直桿、軸、梁的縱向速度導(dǎo)納、扭轉(zhuǎn)角速度導(dǎo)納及彎曲速度等多維導(dǎo)納;建立了多向

3、力及力矩作用的、多隔振器的、梁基礎(chǔ)振動(dòng)隔離系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型，通過將整體拆解為子系統(tǒng)并求取導(dǎo)納矩陣推導(dǎo)了輸入系統(tǒng)及基礎(chǔ)功率流表達(dá)式，結(jié)合數(shù)值仿真，分析了復(fù)雜激勵(lì)及垂向力、側(cè)向力和橫向力矩各單一激勵(lì)作用下的系統(tǒng)功率流傳遞特性，并分析了基礎(chǔ)各向振動(dòng)波所攜帶振動(dòng)能量分布。有限元仿真中著重于基礎(chǔ)彎曲模態(tài)與隔振器多維共振模態(tài)，將仿真結(jié)果與理論計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。表明:振源機(jī)器剛體模態(tài)是引發(fā)低頻域振動(dòng)能量傳遞加劇的主要原因;基礎(chǔ)彈性模態(tài)是引發(fā)振動(dòng)功率流在

4、中高頻段明顯上升的原因，其中橫向彎曲共振的影響尤為強(qiáng)烈;不同組合形式的激勵(lì)引發(fā)的振動(dòng)能量傳遞強(qiáng)度不同，其中橫向力矩引起的振動(dòng)能量傳遞幾乎與復(fù)雜激勵(lì)相同;基礎(chǔ)的各向振動(dòng)所攜帶的振動(dòng)能量不同，其中橫向彎曲波形式傳遞的能量最多，彎曲波更容易向周圍輻射噪聲;基礎(chǔ)剛度越高越能阻礙振動(dòng)能量向基礎(chǔ)的傳遞。
　　建立了動(dòng)力總成懸置系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)力學(xué)模型，并從理論上計(jì)算出動(dòng)力總成六自由度固有頻率，確定了主要振動(dòng)模態(tài)及其工程解耦條件，研究了懸置位置及剛度對(duì)

5、耦合剛體模態(tài)頻率的影響規(guī)律;基于理論推導(dǎo)對(duì)某重型貨車的動(dòng)力總成懸置系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)。運(yùn)用有限元分析與振動(dòng)功率流計(jì)算結(jié)合的方法，對(duì)工程中不規(guī)則的復(fù)雜彈性基礎(chǔ)懸置系統(tǒng)的振動(dòng)傳遞特性進(jìn)行了研究。表明:動(dòng)力總成懸置系統(tǒng)設(shè)計(jì)階段應(yīng)盡量保證六自由度固有頻率數(shù)值間隔大于1Hz，并使其小于√2分之一的發(fā)動(dòng)機(jī)最低怠速激勵(lì)頻率;由不平衡旋轉(zhuǎn)力矩引起的動(dòng)力總成橫搖振動(dòng)是影響系統(tǒng)怠速隔振性能的主要因素，應(yīng)通過合理布置支承使其最大程度解耦;以有限元法和功率流理論相

6、結(jié)合，得到工程復(fù)雜基礎(chǔ)隔振系統(tǒng)功率流傳遞特性，表明基礎(chǔ)彈性特性在總體系統(tǒng)振動(dòng)傳輸中起關(guān)鍵作用，此方法將功率流理論的應(yīng)用范圍從簡(jiǎn)化的規(guī)則基礎(chǔ)發(fā)展到了工程中任意不規(guī)則基礎(chǔ)。
　　建立了曲軸系統(tǒng)近似軸盤模型，其中包括將軸頸簡(jiǎn)化為無質(zhì)量只有扭轉(zhuǎn)剛度的連接軸和考慮分布質(zhì)量參數(shù)特性的連接軸，建立了系統(tǒng)力矩與角速度傳遞方程,推導(dǎo)了輸入曲軸系統(tǒng)及右端飛輪的扭轉(zhuǎn)功率流，分析了扭轉(zhuǎn)力矩激勵(lì)下曲軸系統(tǒng)扭振能量傳遞特性;研究了軸頸阻尼變化的影響，并探討了

7、扭轉(zhuǎn)減振器增減轉(zhuǎn)動(dòng)慣量對(duì)系統(tǒng)扭振功率流共振峰位置及量值的影響;對(duì)軸盤模型進(jìn)行有限元模態(tài)仿真分析，并與理論計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比對(duì)。表明:整個(gè)曲軸系統(tǒng)的扭轉(zhuǎn)共振模態(tài)是引起扭振功率流傳遞加劇的主要原因;連接軸自身扭轉(zhuǎn)彈性模態(tài)是激發(fā)系統(tǒng)高頻扭振功率流出現(xiàn)突出峰值的原因;增大軸頸阻尼可使扭振功率流波峰變緩，但會(huì)小幅度提高其它頻段的功率流傳遞;增大扭轉(zhuǎn)減振器轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，曲線共振峰的位置向左偏移，在整個(gè)分析頻率范圍內(nèi)，功率流傳遞均有所減弱。
　　對(duì)兩端

8、固定等長(zhǎng)矩形截面歐拉梁基礎(chǔ)的單層隔振系統(tǒng)進(jìn)行了功率流傳遞測(cè)試、加速度導(dǎo)納和傳遞率測(cè)量、梁和系統(tǒng)整體模態(tài)試驗(yàn)及結(jié)構(gòu)阻尼系數(shù)測(cè)量。將部分結(jié)果與理論分析進(jìn)行對(duì)比，表明:由于隔振器的隔振作用，傳入基礎(chǔ)的振動(dòng)能量比輸入系統(tǒng)的明顯減少，且隨著激振頻率的增高，振動(dòng)能量呈下降趨勢(shì);輸入基礎(chǔ)的振動(dòng)能量曲線因基礎(chǔ)的彈性模態(tài)被激發(fā)而出現(xiàn)部分突出峰值;加速度傳遞率在大部分頻段內(nèi)小于1;在分析頻率范圍內(nèi)，柔性基礎(chǔ)的前五階彈性模態(tài)被激發(fā)，且基礎(chǔ)耦合共振頻率相比基礎(chǔ)