离合器传动系统的振动分析

将传动系简化成扭转振动系统后, 就可算出传
第一段轴的角刚度 C1 由减振器的角刚度 Ca 和 变速器第一轴的角刚度 CT1 组成, 其合成角刚度
动系统的固有频率。为此列出 5 个自由度扭转振动 系统的运动微分方程式:
* 湖北省重点攻关项目支撑( 991P0206) 。
第 4 期
郭顺生等: 离合器传动系统的振动分析
J 4= 2( J鼓 + J 轮)
将传动系看成具有 5 个集中质量的扭转振动系 式中: J鼓—— 单 边制动鼓当量 转动惯量; J轮—— 单
统, 五个自由度扭转振动系统简化如下( 见图 1) :
边车轮总成当量转动惯量。
第四段角刚度 C4 为弹性车轮的切向刚度的当
量刚度:
C4 = 2C胎/ i20
式中: C胎 ——单边车轮的切向刚度。
汽车离合器从动盘的扭转减振结构对汽车传动 系统的减振起着重要作用。汽车传动系统可看成一 个由许多个集中质量和弹性轴所组成的扭转振动系 统, 系统有一系列的固有振动频率。汽车行驶时, 传 动系传递发动机的扭矩。由于发动机周期性点火, 扭 矩呈周期性脉动, 这对传动系统来说, 构成了一种激 振力矩。如果传动系统的某一固有振动频率和激振 力矩某谐量的频率相重合时, 就会产生扭转共振, 引 起传动系显著的振动和噪声, 使传动系统零件的应 力大大增加。
图 1 电动单扇外摆移式乘客门系统的组成
阻力, 又防止了高速时产生较大的风流噪声。
{ } = { ) sin( pt+ !) 其中, p 为系统固有频率, 为对应模态。可见,
在所求得的结果中模态相当于幅值, 其值变化越小, 减振效果就越好。在微分方程组的解中, 一个特征频 率对应 1 个特征向量( 模态) , 以第一个元素值为基 准, 算出其他元素相对于第一个元素的倍值, 即可绘 出各阶频率对应的模态图。
1 外摆门系统的组成及其工 作原理
1. 1 外摆门系统的组成 JT 6770 型客车乘客门为电动单扇外摆移式, 由
电动控制器、门体、转轴、转臂、下拉杆和锁止机构组 成, 如图 1 所示。
1. 2 外摆门系统的工作原理 电动控制器是整个外摆门系统的动力源。其工
作原理如下: 直流电机提供动力, 在电气按钮开关的 控制下, 电机轴作正转( 或反转) , 使蜗轮蜗杆行星齿 轮作减速传动, 主机输出轴产生旋转力矩, 带动转臂 使车门开启( 或关闭) 。当车门关闭至与车门框贴合
第五个集中质量 J5 为汽车惯性质量的当量转
动惯量。
图 1 五自由度扭转振动系统简图
J 5=
Gar
2 k
/
(
gi20)
第一个集中质量 J1 是由发动机所有旋转零件 ( 包括往复运动零件换算值) 及离合器主动部分的转 动惯量组成。
式中: rk—— 轮胎滚动半径; Ga —— 汽车总重; g —— 重力加速度。
个自由度的振动系统有 5 个固有频率。对于汽车传
动系这种扭转振动系统来说, 其中有一个频率 p= 0, 有四个频率不为 0。
式( 2) 的解为:
{ } = { } sin( pt+ !)
( 3)
式中:
1
1
{ } = 2 , { } = 2
5
5
将式( 3) 代入式( 2) , 最后化简可得:
[ C] { } = p2[ J] { }
为了消除这种有害的共振现象, 常用的办法是 通过分析传动系自由扭转振动固有频率后, 在传动 系中串联一个弹性-阻尼装置, 这就是装在离合器从 动盘中的扭转减振器。本文对离合器传动系统振动 进行分析, 并介绍软件开发情况。
1 传动系统自由扭转振动分 析
C1= CaCT1/ ( Ca+ CT1) 由于 CT1 Ca , 故也可近似认为 C1 = Ca 第二个集中质量 J2 由变速器转动零件和传动 轴上万向节叉等转动惯量组成。 第二段轴的角刚度 C2 由变速器输出轴的角刚 度 CT2 和传动轴的角刚度 Ck 组成: C2 = CT2Ck / ( CT2+ Ck ) 第三个集中质量 J3 由传动轴、主传动齿轮的转 动惯量以及差速器、后桥半轴的当量转动惯量组成。 第三轴的角刚度 C3 主要是后桥半轴的当量角 刚度: C3 = 2C半/ i20 式中: C半 ——单根半轴的角刚度; i0—— 主传动比。 第四个集中质量 J4 由后制动鼓、后车轮总成等 当量转动惯量组成。
第 2 3 卷 第 4 期
客车技术与研究 BUS TECHN OLOGY AND R ESEA RCH
V ol. 23 N o. 4 2001
JT 6770 型客车电动外摆移乘客门的设计
陈小华
[ 交通部重庆公路科学研究所 重庆 400067]
摘 要: 介绍 JT 6770 型客车电动外摆移乘客门系统的结构及其运动校核。 关键词: 客车 电动门泵 乘客门 运动校核
1 7
J1 ¨1+ C1 ( 1 - 2) = 0
J2 ¨2+ C2 ( 2 - 3) - C1( 1- 2 ) = 0
J3 ¨3+ C3 ( 3 - 4) - C2¨4+ C4 ( 4 J5 ¨5+ C4 ( 5 -
5) - C3( 34) = 0
4) = 0
式中: J1 , J2, ……, J5 —— 分别为第一集中质量至第 五集中质量的转动惯量; 1, ……, 5 —— 分别为第
一集中质量至第五集中质量相对各自平衡位置的转
角; C1, ……, C4—— 分别为第一轴段至第四轴段角 刚度。
将式( 1) 写成矩阵的形式为:
[ J] { ¨} + [ C] { } = 0
( 2)
式中: [ J] ——惯性矩阵, 它是一对角矩阵
J1
0
J2
[ J] =
J3
J4
0
J5
[ C] ——刚度矩阵, 它是一对角矩阵
C1 - C1
0
0
0
- C1 C1+ C2 - C2
0
0
[ C] = 0
- C2 C2+ C3 - C3
0
0
0
- C3 C3+ C4 - C4
0
0
0
- C4 C4
解微分方程组( 1) , 就可得出系统的各阶频率。5
单击“计算工具( OLE) ”启动计算工具以后, 双 击窗口空白处可按对应提示输入各个参数, 界面如 下图 2 所示。其中的各个参数都要按前面的计算结 果输入, 然后按照提示逐步向下求解, 最终可以得到 各阶频率以及对应的模态值。
图 2 数学计算界面
至此, 已完成振动校核工作的微分方程求解部 分, 接下来要计算各阶频率对应的车速并绘出模态 图, 并据此分析汽车的共振情况。前面已经提到, 5 自由度扭转振动系统微分方程组的解为:
微机上使用, 整个程序界面比较简洁, 采用 Window s 界面, 以菜单为主, 另外包括工具栏及程序主窗体, 其操作与 Window s 相同。
程序菜单包括文件、编辑、帮助等; 作为专用软 件, 还包括特殊菜单, 如角刚度计算、集中质量计算 等项。当已经知道了某段轴的角刚度时, 可选择“直 接输入角刚度”项, 在弹出的对话框中输 入角刚度 值; 如果没有现成的数据, 也可选择“输入参数计算 角刚度”, 在对应的方框中输入各参数值, 按“确定” 键即可求得对应的角刚度值。
( 4)
式中: p——系统的固有频率( rad/ s) 。
式 ( 4) 中的惯性矩阵[ J] 对称且正定, 刚度矩阵
[ C] 也是对称矩阵。这样, 求 p2 值的问题就成为广义
特征值问题。
2 共振校核系统软件设计
开发汽车离合器共振校核软件, 以完成离合器
的振动校核工作。现将该软件简介如下。 汽车离合器共振校核软件用 VB 语言编写, 在
为了精确计算振动系统的频率, 引用著名的数 学计算软件 M at hCAD 来完成微分方程组的求解。 首先选择“计算工具( OL E) ”或者“直接进入计算工 具”, 都可以启动 M at hCAD。
这两者的区别在于, “计算工具( OLE) ”在后台 启动 M at hCAD, 用户看到的是一个已经嵌入程序的 普通窗口, 窗口中有对应的提示项帮助完成参数输 入以及计算, 在窗口中可完成全部操作; 而“直接进 入计算工具”将直接启动 M at hCAD, 与在 Window s 中启动 MathCAD 软件的可执行程序完全一样, 且 没有提示。推荐采用第一种方法启动 MathCAD。
Abstract: T his article intro duces t he str ucture of the electrom otive and ex ternal sw inging passeng er doo r sy stem of JT 6770 co ach and its mov ement tr ail check. Key words: Coach, Electromo tive pump, P assenger door , M ovement check
Abstract: T he paper descr ibes the vibrating pr inciples of vehicles′cluches tr ansmission syst ems and show s the analysing prog ram envir onment , steps and inter face. Key words: Clutch, V ibration, Pro gram
第 2 3 卷 第 4 期
客车技术与研究 BUS TECHN OLOGY AND R ESEA RCH
V ol. 23 N o. 4 2001
离合器传动系统的振动分析*