扭轉(zhuǎn)減震器課程設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　摘要</b></p><p>　　為了降低汽車傳動(dòng)系的振動(dòng)，通常在傳動(dòng)系中串聯(lián)一個(gè)彈性阻尼裝置，它就是裝在離合器從動(dòng)盤上的扭轉(zhuǎn)減振器。其彈性元件用來降低傳動(dòng)系前端的扭轉(zhuǎn)剛度，從而降低傳動(dòng)系扭轉(zhuǎn)系統(tǒng)的某階(通常為三階)固有頻率，改變系統(tǒng)的固有振型，使之盡可能避開由發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩主諧量激勵(lì)引起的共振，其阻尼元件用來消耗扭振能量，從而可有效降低傳動(dòng)系的共振載荷、非共振載荷

2、及噪聲。本文介紹了扭轉(zhuǎn)減振器的原理、工作過程及設(shè)計(jì)過程。并對其進(jìn)行了簡單的解釋、分析。</p><p>　　關(guān)鍵詞：離合器；扭轉(zhuǎn)減振器；扭轉(zhuǎn)彈簧；從動(dòng)盤</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　In order to reduce the vibration of vehicle transmission sy

3、stem, usually in the transmission lines in series a damping device, it is installed in the clutch driven plate on the reverse shock absorber. The elastic element used to reduce the torsional stiffness of the front drivel

4、ine, thereby reducing the powertrain system, a reverse order (usually third-order) the natural frequency, changing the system's inherent vibration mode, so that the engine torque by as much as possible to avoid the m

5、ain h</p><p>　　Key words: Clutch ;Torsional absorber;Torsion spring ; Driven plate 目錄</p><p><b>　　1概述6</b></p><p>　　2扭轉(zhuǎn)減振器的結(jié)構(gòu)類型7</p>

6、<p>　　3扭轉(zhuǎn)減振器的組成及功用8</p><p>　　4扭轉(zhuǎn)減振器的基本尺寸選擇9</p><p><b>　　5設(shè)計(jì)計(jì)算10</b></p><p>　　5.1.扭轉(zhuǎn)減振器的極限轉(zhuǎn)矩10</p><p>　　5.2.扭轉(zhuǎn)角剛度11</p><p>　　5.3.阻尼摩擦轉(zhuǎn)

7、矩 12</p><p>　　5.4.預(yù)緊轉(zhuǎn)矩12</p><p>　　5.5.減振彈簧的位置半徑13</p><p>　　5.6.減振彈簧個(gè)數(shù)13</p><p>　　5.7.減振彈簧總壓力13</p><p>　　5.8.極限轉(zhuǎn)角14</p><p><b>　　6.結(jié)

8、論15</b></p><p><b>　　7參考文獻(xiàn)16</b></p><p><b>　　1概述</b></p><p>　　扭轉(zhuǎn)減振器主要由彈性元件(減振彈簧或橡膠)和阻尼元件(阻尼片)等組成。彈性元件的主要作用是降低傳動(dòng)系的首端扭轉(zhuǎn)剛度，從而降低傳動(dòng)系扭轉(zhuǎn)系統(tǒng)的某階(通常為三階)固有頻率，改變系統(tǒng)

9、的固有振型，使之盡可能避開由發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩主諧量激勵(lì)引起的共振；阻尼元件的主要作用是有效地耗散振動(dòng)能量。</p><p>　　目前通用的從動(dòng)盤減振器在特性上存在如下局限性：</p><p>　　1)它不能使發(fā)動(dòng)機(jī)、變速器振動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率降低到怠速轉(zhuǎn)速以下，因此不能避免怠速轉(zhuǎn)速時(shí)的共振。研究表明，發(fā)動(dòng)機(jī)、變速器振動(dòng)系統(tǒng)固有頻率一般為40～70Hz，相當(dāng)于四缸發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速1200～2100r／mi

10、n，或六缸發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速800～1400r／min，一般均高于怠速轉(zhuǎn)速。</p><p>　　2)它在發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)用轉(zhuǎn)速1000～2000r／min范圍內(nèi)，難以通過降低減振彈簧剛度得到更大的減振效果。因?yàn)樵趶膭?dòng)盤結(jié)構(gòu)中，減振彈簧位置半徑較小，其轉(zhuǎn)角又受到限制，如降低減振彈簧剛度，就會增大轉(zhuǎn)角并難于確保允許傳遞轉(zhuǎn)矩的能力。</p><p>　　2扭轉(zhuǎn)減振器的結(jié)構(gòu)類型</p><p

11、>　　扭轉(zhuǎn)減振器結(jié)構(gòu)大體相近，主要差異在于采用不同的彈性元件和阻尼裝置。扭轉(zhuǎn)減振器具有線性和非線性特性兩種。</p><p>　　采用圓柱螺旋彈簧和摩擦元件的扭轉(zhuǎn)減振器得到了最廣泛應(yīng)用。在這種結(jié)構(gòu)中，從動(dòng)片和從動(dòng)盤轂上都開有六個(gè)窗口，在每個(gè)窗口中裝有一個(gè)減振彈簧，因而發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩由從動(dòng)片傳給從動(dòng)盤榖時(shí)必須通過沿從動(dòng)片圓周切向布置的彈簧，這樣即將從動(dòng)片和從動(dòng)盤轂彈性的連接在一起，從而改變了傳動(dòng)系統(tǒng)的剛度。但六個(gè)

12、彈簧屬統(tǒng)一規(guī)格并同時(shí)其作用時(shí)，扭轉(zhuǎn)減振器的彈性特性為線性的。這種具有線性特性的扭轉(zhuǎn)減振器，結(jié)構(gòu)較為簡單，單級線性減振器的扭轉(zhuǎn)特性，其彈性元件一般采用圓柱螺旋彈簧，廣泛應(yīng)用于汽油機(jī)汽車中。當(dāng)六個(gè)彈簧屬于兩種或三種規(guī)格且剛度由小變大并按先后次序進(jìn)入工作時(shí)，則稱為兩級或三級非線性扭轉(zhuǎn)減振器。這種非線性減振器，廣泛為現(xiàn)代汽車尤其是柴油發(fā)動(dòng)機(jī)汽車所采用。 </p><p>　　當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)為柴油機(jī)時(shí)，由于怠速時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)不均勻

13、度較大，常引起變速器常嚙合齒輪齒間的敲擊，從而產(chǎn)生令人厭煩的變速器怠速噪聲。在扭轉(zhuǎn)減振器中另設(shè)置一組剛度較小的彈簧，使其在發(fā)動(dòng)機(jī)怠速工況下起作用，以消除變速器怠速噪聲，此時(shí)可得到兩級非線性特性，第一級的剛度很小，稱為怠速級，第二級的剛度較大。</p><p>　　3扭轉(zhuǎn)減振器的組成及功用</p><p>　　扭轉(zhuǎn)減振器由從動(dòng)片、從動(dòng)盤轂、摩擦片、減振彈簧、減振盤、彈性元件等組成。</

14、p><p>　　1)降低發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸與傳動(dòng)系接合部分的扭轉(zhuǎn)剛度，調(diào)諧傳動(dòng)系扭振固有頻率。</p><p>　　2)增加傳動(dòng)系扭振阻尼，抑制扭轉(zhuǎn)共振響應(yīng)振幅，并衰減因沖擊而產(chǎn)生的瞬態(tài)扭振。</p><p>　　3)控制動(dòng)力傳動(dòng)系總成怠速時(shí)離合器與變速器軸系的扭振，消減變速器怠速噪聲和主減速器與變速器的扭振與噪聲。</p><p>　　4)緩和非穩(wěn)定工

15、況下傳動(dòng)系的扭轉(zhuǎn)沖擊載荷和改善離合器的接合平順性。 </p><p>　　4扭轉(zhuǎn)減振器的基本尺寸選擇</p><p>　　摩擦片內(nèi)經(jīng)d為175mm，減振彈簧分布半徑R0的尺寸應(yīng)盡可能大些，一般取</p><p>　　R0=(0.60～0.75)d/2</p><p>　　則取可取為110mm.</p><p>　　限位

16、銷半徑R2為120mm，限位銷直徑d1為8mm，減振彈簧安裝高度28mm</p><p>　　單個(gè)減振器的工作壓力P</p><p>　　P= F /Z=9527.3/6=1587.9 (N)</p><p><b>　　彈簧中徑Dc</b></p><p><b>　　取Dc=20mm</b>&l

17、t;/p><p><b>　　彈簧鋼絲直徑d</b></p><p><b>　　d=5mm</b></p><p><b>　　減振彈簧剛度k</b></p><p>　　據(jù)已選定的減振器扭轉(zhuǎn)剛度值k 及其布置尺寸R1確定，即</p><p><b&

18、gt;　　k= 12</b></p><p>　　減振彈簧有效圈數(shù)5 </p><p><b>　　減振彈簧總?cè)?shù)n</b></p><p>　　其一般在6圈左右，與有效圈數(shù) 之間的關(guān)系為</p><p>　　n= +(1.5～2)=6</p><p>　　限位銷與從動(dòng)盤轂缺口側(cè)邊的間

19、隙 </p><p>　　式中， 為限位銷的安裝尺寸。 值一般為2.5～4mm。</p><p>　　所以可取 為3mm, 為88mm.</p><p><b>　　限位銷直徑 </b></p><p>　　按結(jié)構(gòu)布置選定，可取為8mm</p><p><b>　　5設(shè)計(jì)計(jì)算</b

20、></p><p>　　離合器從動(dòng)盤上扭轉(zhuǎn)減振器的性能參數(shù)計(jì)算：</p><p>　?。?）確定發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪處激振力矩諧量和發(fā)動(dòng)機(jī)工作轉(zhuǎn)速范圍的頻諧；</p><p>　?。?）選擇車輛傳動(dòng)系動(dòng)力學(xué)計(jì)算模型，寫出計(jì)算模型的運(yùn)動(dòng)方程，并確定計(jì)算模型中有關(guān)車輛的慣性參數(shù)和彈性參數(shù)，同時(shí)要對扭轉(zhuǎn)減振器的特性進(jìn)行初步估算；</p><p>　?。?/p>

21、3）找出簡化模型在各檔下的固有頻率和振型，把它和激振頻率作比較，由此確定在各檔下發(fā)動(dòng)機(jī)工作轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)出現(xiàn)共振的可能性；</p><p>　?。?）選擇不同的摩擦力矩，使用計(jì)算機(jī)根據(jù)計(jì)算模型作數(shù)值模擬計(jì)算，確定最佳摩擦力矩，依據(jù)是，考慮在各檔下發(fā)動(dòng)機(jī)的所有工況，在變速器輸入軸上的彈性力矩幅值為最??；</p><p><b>　　（5）確定預(yù)緊力矩</b></p&g

22、t;<p>　　（6）有摩擦力矩、極限力矩和預(yù)緊力矩，確定減振彈簧的布置尺寸及幾何尺寸，確保減振彈簧有足夠的使用壽命；</p><p>　?。?）對帶減振器的從動(dòng)盤做功能試驗(yàn)和壽命實(shí)驗(yàn)，最終精確確定減振器參數(shù)。減振器的扭轉(zhuǎn)剛度和阻尼摩擦元件間的摩擦轉(zhuǎn)矩是兩個(gè)主要參數(shù)。其設(shè)計(jì)參數(shù)還包括極限轉(zhuǎn)矩、預(yù)緊轉(zhuǎn)矩和極限轉(zhuǎn)角等。</p><p>　　5.1.扭轉(zhuǎn)減振器的極限轉(zhuǎn)矩

23、 </p><p>　　扭轉(zhuǎn)減振器的極限轉(zhuǎn)矩由減振彈簧的最大變形量來確定。極限轉(zhuǎn)矩為減振器在消除限位銷與從動(dòng)盤轂缺口之間的間隙△1時(shí)所能傳遞的最大轉(zhuǎn)矩，即限位銷起作用時(shí)的轉(zhuǎn)矩。它與發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩有關(guān)，一般可取</p><p>　　=(1.5～2.O) (1-1)</p>&

24、lt;p><b>　　=262N.m</b></p><p>　　=2.O=524N.m</p><p>　　轎車：系數(shù)取2.O。</p><p><b>　　5.2.扭轉(zhuǎn)角剛度</b></p><p>　　扭轉(zhuǎn)減振器的角剛度是指離合器從動(dòng)片相對于其從動(dòng)盤轂轉(zhuǎn)1rad所需的轉(zhuǎn)矩值。為了避免引起

25、系統(tǒng)的共振，要合理選擇減振器的扭轉(zhuǎn)剛度足，使共振現(xiàn)象不發(fā)生在發(fā)動(dòng)機(jī)常用</p><p><b>　　工作轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)。</b></p><p>　　決定于減振彈簧的線剛度及其結(jié)構(gòu)布置尺寸。</p><p>　　設(shè)減振彈簧分布在半徑為的圓周上，當(dāng)從動(dòng)片相對從動(dòng)盤轂轉(zhuǎn)過弧度時(shí)，彈簧相應(yīng)變形量為。此時(shí)所需加在從動(dòng)片上的轉(zhuǎn)矩為</p>&l

26、t;p>　　=1000 (1-2) </p><p>　　=1000x12x6x(0.055)2x0.07=15.25 N·m</p><p>　　式中，為使從動(dòng)片相對從動(dòng)盤轂轉(zhuǎn)過=0.07弧度所需加的轉(zhuǎn)矩(N·m)；</p><p>　　=12.0為每個(gè)減振彈簧的線

27、剛度(N／mm)；=6為減振彈簧個(gè)數(shù)； </p><p>　　=0.055m為減振彈簧位置半徑(m)。</p><p>　　根據(jù)振動(dòng)理論，對于隔振的要求，如果要把傳動(dòng)系的固有頻率降低至發(fā)動(dòng)機(jī)工作轉(zhuǎn)速范圍以外，減振器的扭轉(zhuǎn)剛度甚至要降到1N.m/(ｏ)以下。由K的定義可知，為了能保證傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩，結(jié)構(gòu)上需要減振器有很大的轉(zhuǎn)角，即減振彈簧相應(yīng)的變形量要很大，這在事實(shí)上是很可能的。通常為了防

28、止彈簧過載早期失效，在結(jié)構(gòu)上設(shè)計(jì)有限位銷，限制減振彈簧傳遞最大轉(zhuǎn)矩時(shí)的轉(zhuǎn)角。因此存在兩方面問題：第一，減振器的扭轉(zhuǎn)剛度不可能太低，這就較難做到避開共振；第二，在一定的扭轉(zhuǎn)剛度下其傳遞轉(zhuǎn)矩的能力受到限制，這樣傳動(dòng)系因轉(zhuǎn)矩變化所引起的動(dòng)載荷不能得到有效緩沖，而降低動(dòng)載荷又是汽車上采用減振器的主要目的之一（尤其是載貨汽車）。</p><p>　　因此，確定扭轉(zhuǎn)減振器的扭轉(zhuǎn)剛度應(yīng)和確定減振器的傳遞極限轉(zhuǎn)矩Tj的能力有一定

29、的關(guān)聯(lián)。極限力矩Tj的定義為：當(dāng)減振器在消除了限位銷與從動(dòng)盤轂缺口之間的間隙時(shí)，減振器所能傳遞的最大力矩。</p><p>　　根據(jù)扭轉(zhuǎn)剛度的定義=/，則</p><p>　　=1000 =217.8N·m/rad (1-3)</p><p>　　式中為減振器扭轉(zhuǎn)剛度(N·m／rad)。&

30、lt;/p><p>　　設(shè)計(jì)時(shí)可按經(jīng)驗(yàn)來初選</p><p>　　≤13=6812 N·m/rad (1-4)</p><p>　　5.3.阻尼摩擦轉(zhuǎn)矩 </p><p>　　由于減振器扭轉(zhuǎn)剛度受結(jié)構(gòu)及發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩的限制，不可能很低，故在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)共

31、振現(xiàn)象往往難以避免。減振器的阻尼裝置可用于較小共振振幅并盡快衰減振動(dòng)。因此，必須合理的選擇阻尼裝置的摩擦力矩，以使系統(tǒng)扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的振幅為最小。故為了在發(fā)動(dòng)機(jī)工作轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)最有效地消振，必須合理選擇減振器阻尼裝置的阻尼摩擦轉(zhuǎn)矩一般可按下式初選 </p><p>　　=（0.06～0.17） (1-5)</p><p>　　=0.08x

32、262=20.96N.m</p><p>　　在驅(qū)動(dòng)工況下，由于發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩要通過從動(dòng)盤的減振彈簧傳出，因此扭轉(zhuǎn)減振器剛度的降低受到限制，往往難以達(dá)到完全避開共振的目的。此時(shí)，只有通過系統(tǒng)的阻尼來壓低共振峰值，已達(dá)到降低變速器噪聲的目的。利用數(shù)學(xué)模型通過數(shù)值模擬分析，可以找到摩擦力矩和扭轉(zhuǎn)剛度的最佳組合。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，載貨汽車離合器中扭轉(zhuǎn)減振器的摩擦力矩一般為30-70N.m。需要指出的是，由于分析計(jì)算技術(shù)的進(jìn)步，現(xiàn)

33、在國外的廠商已完全有能力對整個(gè)傳動(dòng)系的關(guān)鍵部位處的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)進(jìn)行可靠的計(jì)算分析，并作出評價(jià)以進(jìn)行參數(shù)調(diào)整。但是他們中的大部分在對離合器的參數(shù)進(jìn)行調(diào)整時(shí)，通常仍是通過有經(jīng)驗(yàn)的工程師以聲學(xué)上額定的標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，由主觀上的評判來決定扭轉(zhuǎn)減振器的扭轉(zhuǎn)剛度和摩擦力矩的最佳組合以及它們的最大、最小變化范圍。這種憑主觀感受和經(jīng)驗(yàn)調(diào)整離合器減振器參數(shù)的方法能在比較短的時(shí)間內(nèi)完成，通常效果良好。</p><p><b>　　

34、5.4.預(yù)緊轉(zhuǎn)矩</b></p><p>　　對于線性特性的減振器，減振彈簧在安裝時(shí)都有一定的預(yù)緊。與無預(yù)緊力矩時(shí)相比當(dāng)兩種角剛度和極限轉(zhuǎn)角分別相同時(shí)，有預(yù)緊力的極限轉(zhuǎn)矩較大，使減振器能在較大的轉(zhuǎn)矩范圍內(nèi)工作；當(dāng)極限轉(zhuǎn)矩研和極限轉(zhuǎn)角分別相同時(shí)，則其角剛度較低。究表明，增加，共振頻率將向減小頻率的方移動(dòng)，這是有利的。但是不應(yīng)大于L，否則在反向工作時(shí)，扭轉(zhuǎn)減振器將提前停止工作，故取</p>

35、<p>　　=(O．05～O．1 5) (1-6)</p><p>　　= 0.07x262=18.34N.m</p><p>　　5.5.減振彈簧的位置半徑</p><p>　　的尺寸應(yīng)盡可能大些，一般取</p><p>　　=(0.06～0.75)d/2 =55mm

36、 (1-7)</p><p>　　d=156mm </p><p>　　5.6.減振彈簧個(gè)數(shù)</p><p><b>　　參照表1-1選取。</b></p><p>　　表1-1減振彈簧個(gè)數(shù)的選取</p><p>　　已知摩擦片

37、的外徑275mm由表1-1可知=6</p><p>　　5.7.減振彈簧總壓力</p><p>　　當(dāng)限位銷與從動(dòng)盤轂之間的間隙△1或△2被消除，減振彈簧傳遞轉(zhuǎn)矩達(dá)到最大值Ti時(shí)，減振彈簧受到的壓力為</p><p>　　=／ =524/0.055=9527.3 (1-8)</p><

38、;p><b>　　5.8.極限轉(zhuǎn)角</b></p><p>　　減振器從預(yù)緊轉(zhuǎn)矩增加到極限轉(zhuǎn)矩時(shí)，從動(dòng)片相對從動(dòng)盤轂的極限轉(zhuǎn)角為</p><p>　　=2arcsin=12ｏ (1-9)</p><p>　　式中，為減振彈簧的工作變形量。</p><p>　　通常

39、取3°～12°，對平順性要求高或?qū)ぷ鞑痪鶆虻陌l(fā)動(dòng)機(jī)，取上限。</p><p><b>　　6.結(jié)論</b></p><p>　　為了使汽車能平穩(wěn)起步，離合器應(yīng)能柔和接合，這就需要從動(dòng)盤在軸向具有一定彈性。為此，往往在動(dòng)盤本體圓周部分，沿徑向和周向切槽。再將分割形成的扇形部分沿周向翹曲成波浪形，兩側(cè)的兩片摩擦片分別與其對應(yīng)的凸起部分相鉚接，這樣從動(dòng)

40、盤被壓縮時(shí)，壓緊力隨翹曲的扇形部分被壓平而逐漸增大，從而達(dá)到接合柔和的效果。離合器接合時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出的轉(zhuǎn)矩經(jīng)飛輪和壓盤傳給了動(dòng)盤兩側(cè)的摩擦片，帶動(dòng)從動(dòng)盤本體和與從動(dòng)盤本體鉚接在一起的減振器盤轉(zhuǎn)動(dòng)。動(dòng)盤本體和減振器盤又通過六個(gè)減振器彈簧把轉(zhuǎn)矩傳給了從動(dòng)盤轂。因?yàn)橛袕椥原h(huán)節(jié)的作用，所以傳動(dòng)系受的轉(zhuǎn)動(dòng)沖擊可以在此得到緩和。傳動(dòng)系中的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)會使從動(dòng)盤轂相對于動(dòng)盤本體和減振器盤來回轉(zhuǎn)動(dòng)，夾在它們之間的阻尼片靠摩擦消耗扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的能量，將扭轉(zhuǎn)振動(dòng)衰

41、減下來。</p><p>　　從動(dòng)部分是由單片、雙片或多片從動(dòng)盤所組成，它將主動(dòng)部分通過摩擦傳來的動(dòng)力傳給變速器的輸入軸。從動(dòng)盤由從動(dòng)盤本體，摩擦片和從動(dòng)盤轂三個(gè)基本部分組成。為了避免轉(zhuǎn)動(dòng)方向的共振，緩和傳動(dòng)系受到的沖擊載荷，大多數(shù)汽車都在離合器的從動(dòng)盤上附裝有扭轉(zhuǎn)減震器。 </p><p>　　為了使汽車能平穩(wěn)起步，離合器應(yīng)能柔和接合，這就需要從動(dòng)盤在軸向具有一定彈性。為此，往往在動(dòng)盤本

42、體園周部分，沿徑向和周向切槽。再將分割形成的扇形部分沿周向翹曲成波浪形，兩側(cè)的兩片摩擦片分別與其對應(yīng)的凸起部分相鉚接，這樣從動(dòng)盤被壓縮時(shí)，壓緊力隨翹曲的扇形部分被壓平而逐漸增大，從而達(dá)到接合柔和的效果。 </p><p>　　動(dòng)盤本體和減振器盤又通過六個(gè)減振器彈簧把轉(zhuǎn)矩傳給了從動(dòng)盤轂。因?yàn)橛袕椥原h(huán)節(jié)的作用，所以傳動(dòng)系受的轉(zhuǎn)動(dòng)沖擊可以在此得到緩和。傳動(dòng)系中的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)會使從動(dòng)盤轂相對于動(dòng)盤本體和減振器盤來回轉(zhuǎn)動(dòng)，夾在