最新发动机曲轴溷联式扭转减振器
汽车发动机曲轴减振器
硫化在轮毂７ ，另外一侧则硫化 上
１ ． 惯性环 ２ ． 橡胶件 ３ ． 带轮
在惯性质量上，因此 ，图２ 所示的
扭转减振 器为两级并联式扭转减振
器。
豳■窿
复』 虚
ｍ件
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间的连接为紧配合，两者组成一惯
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■ 华南理工大学／ 上官文斌 杨 明生 一 宁波拓普减震 系统有限公 司／ 李耀龙
汽车发动机 曲轴减振器
汽车发动机曲轴是一个非常重
要的部件 ，它的制造工艺复杂，质 量要求高。当发动机工作时 ，曲轴 橡胶件２ 同时承受扭转和径 向方向
传动件 ，橡胶件２ 仅仅承受扭转方 向的动载荷 ，其橡胶的疲劳寿命较
为另一惯性质量 ，与橡胶件３ 组成
一
新结构，以提高国产发动机 曲轴的 寿命和降低发动机的振动和噪声。
阶扭转减振器。橡胶件３ 一侧 和８
单级的扭转减振器
图１ 为两种常见结构形式的单
级扭转减振器，其中，图１的惯性 ａ 环同时兼做带轮１ ，因此图ｌｑ的 ａａ
图１ 单级扭转减振器
（ 具有单独的惯性环 ｂ ）
若干 复杂结 构形式的汽车发 动机 曲
轴减振器，希望国内的发动机生产 厂家在开发新机型时，应采用这些 具有良好减振性能的曲轴减振器的
个惯性环 ，与橡胶件８ 组成一级
２
１
扭转减振器。摩擦环６ 为由特氟 和５ 龙材料制成的部件，因此带轮２ 和 轮毂７ 之问可以相互转动。惯性环４
图３ 为三级的扭转减振器的结 构图。轮毂８ 为扭转减振器与曲轴
的连接件。橡胶件２ 和１的一侧 、６ ０ 与轮毂８ 硫化在一起 ，另外一侧分 别与惯性环１ 和１硫化在一起。 、５ １ 摩擦环４ 由特氟龙材料制成 ，因此
曲轴扭转减振器和发动机前端附件驱动系统_
汽车发动机前端附件驱动系统和主机厂的同步开发1. 发动机前端附件驱动系统发动机前端附件驱动零部件1.1 附件驱动系统的零部件**1.1.1 曲轴系统扭转减振器、弯－扭复合减振器1.1.2 张紧轮1.1.3 发动机单向离合器(OAP)、单向离合器与去耦器(OAP1.1.4 惰轮1.2 发动机前端附件驱动系统•**单级的扭转减振器(1/2)•单级的扭转减振器(2/2)1.1.1 曲轴系统扭转减振器、弯－扭复合减振器•**多级的扭转减振器(1/3)两级并联型扭转减振器•多级的扭转减振器(2/3)三级并联型扭转减振器•多级的扭转减振器(3/3)两级串联式扭转减振器•**硅油－橡胶复合扭转减振器•弯曲－扭转复合减振器•(1) 确定物理模型及其参数• (2) 计算原系统的固有频率-------计算结果-------频率(Hz)0 427 1116.4 1664.8 1988.1振型向量2.4272 -6.8280 6.0791 4.2696 -2.05142.4272 -5.6851 -0.8878 -6.6110 5.40382.4272 -3.5907 -6.8373 -0.6442 -6.77932.4272 -0.8952 -4.9509 6.9643 5.67462.4272 1.1336 0.4399 -0.2653 -0.1499• (3) 按照第一阶固有频率等效的原则确定等效系统1 dof 系统的转动惯量和刚度• (4) 进行扭转减振器惯性环的转动惯量、刚度和阻尼的匹配设计⎧μ= (转动惯量比值) I/d ⎪⎪pξ== (频率定调比) d⎪⎪p Ikd//IdI==cd2IdkIddIk⎨⎪ς(减振器阻尼系数比) ⎪d⎪⎪λ=ω(激振频率比) / p ⎩kndp=p1.1.1 曲轴系统扭转减振器的设计计算• (4) 进行扭转减振器惯性环的转动惯量、刚度和阻尼的匹配设计1018236 45420.00 0.25 0.50 0.75 1.00 1.25 1.50 1.75 2.0λ实际=0.04~0.07 2. 单级具有最优频率比和阻尼系数比（0.27） 3. 单级具有最优频率比和实际阻尼系数比 4.两级具有优化设计参数 5. 三级具有优化设计参数605040302010-200-1000100200300400500600700(a) 在发动机不同的转速时候，曲轴转角和气缸内压力的关系(b) 往复惯性质量，曲柄连杆的几何尺寸等。
发动机扭振减振器的结构优化
３ ． 轮毂 内腔 结构优 化
对 轮 毂及 惯性 环 内 、外部 仿 形结 构进 行 更改 ，主 要是 采 用 力的分 解 原则 。在 力 的分 解 中 ，被 分 解的 那 个力 （ 合力 ）是 实 际存 在的 ，有 对应 的 施 力物体 ，以
振器外环与轮毂之间采用一种三角形结构 ，在三角形
Ｅｎ
ｙ
பைடு நூலகம்
■ 东风实业有限公 司／ 高子林
发动机扭振减振器的结构优化
圈压入轮毂 与惯性 环之 间，最后 形成减振 器。
发动 机 曲轴扭 振减 振 器是发 动机 的 重要零 部件 ， 在汽 车行 驶过程 中起 到平 稳 降噪 的作用 。减振 器 在不 同环 境 、不 同速度 工作过 程 中 ，因变 载荷及 惯性 力的 作用 ，发 动机 曲轴 减振 器振 动较 大 ，中 间的阻尼 橡胶 圈容 易产 生撕 裂 、橡胶 圈脱 落及 失效现 象 ，致使 发动 机 无 法 正 常 工 作 。 本文 通 过 结 构 优 化 和 曲面 设 计 调 整 ，完 成 了发动 机橡 胶减振 器 的优化 改进 ，解 决 了现 有 内外 金属 件与 橡胶 件容 易脱离 的 问题 。改进 后 的发
拉 脱力 。
带轮分离，分别设计到惯性环和轮毂上，减小惯性环
惯量 ，增大 了轮 毂 外 圈设计 尺 寸 ，从 而提 高胶 圈和 内 外 圈的接 触 面积 ，大 幅 度提 高减 振 器静 转矩 。更 改后 的设 计在 试 验 中得 到可 靠性 验 证 ，完全 满 足发 动机 的
性 能要求 。
（ ｂ ）改 进后 设计
（ ａ ）改进 前 设计
边 有较 长 的直 线接 触面 ，保 证减 振 器 内外 圈装 配后 达 到装 配尺寸及几 何公差要求 。
曲轴扭转减振器概述
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内燃机振动的重要因素。
由于曲轴上作用有大小、方向都周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。
因为内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内燃机工作转速范围内产生共振, 但它会引起配套轴系和机体其它部件的振动, 是内燃机的主要噪声源。
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, 在内燃机工作转速范围内容易产生共振,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。
曲轴作为内燃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内燃机的可靠性。
因此, 扭转振动是内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内容之一，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，目前在汽车发动机曲轴系统中广泛采用的是橡胶阻尼式扭转减振器(图 1.1)，有效地改善了发动机曲轴系统的扭振特性，降低了扭振幅值。
a) b) c)a)橡胶扭转减振器(CA8V100)；b)带轮-橡胶扭转减振器；c)复合惯性质量减振器(尼桑VH45DE)1-减振器壳体；2-硫化橡胶层；3-扭转减振器惯性质量；4带轮毂；5-带轮；6-紧固螺栓；7-弯曲振动惯性质量图1.1 橡胶阻尼式扭转减振器这种减振器在曲轴系统中的匹配设计是基于动力减振器（动力吸振器）的设计理论。
辅助动力单元启动过程扭转振动的PID控制
辅助动力单元启动过程扭转振动的PID控制钟必清;侯之超;刘瑞雪【摘要】本文中首先建立了某混合动力汽车辅助动力单元的扭振动力学方程和仿真模型,给出了发动机激振转矩和电机控制转矩的解析表达式,通过台架试验对模型进行了验证与参数调整.接着利用加权方式将动力性、舒适性和经济性等多目标要求定义为单目标性能评价函数,并通过敏感度分析确定各权重系数.然后基于非线性状态方程设计PID控制策略,对系统扭转振动进行主动控制.最后应用算例分析系统参数和控制参数对控制效果的影响.仿真结果显示:PID主动控制能有效降低APU在启动过程中的扭振而不显著增加能耗与启动时间;电机转矩响应时间与控制参数对控制效果有较大影响.%Firstly the kinetic equations for the torsional vibration and a simulation model of the auxiliary power unit (APU) in a hybrid electric vehicle are established in this paper,with the analytic expressions for engine excitation torque and motor control torque given,and a bench test is conducted for model verification and parameter adjustment. Then the multi-objective requirements of power performance, fuel economy and ride comfort are trans-formed into a single-objective performance evaluation function by means of weighting, with weighting factors deter-mined by sensitivity analysis. And a PID control strategy is devised based on nonlinear state equations to exert active control on the torsional vibration of system. Finally the effects of system parameters and control parameters on control results are analyzed by a calculation example. The results of simulation show that PID active control can effectively reduce the torsional vibration of APU during starting without apparently increasingenergy consumption and starting duration,and the response time and control parameters of motor torque have great effects on control results.【期刊名称】《汽车工程》【年(卷),期】2018(040)002【总页数】7页(P143-149)【关键词】混合动力客车;辅助动力单元;扭转振动;主动控制;性能评价【作者】钟必清;侯之超;刘瑞雪【作者单位】合肥工业大学,合肥 230009;清华大学,汽车安全与节能国家重点实验室,北京 100084;清华大学,汽车安全与节能国家重点实验室,北京 100084;清华大学,汽车安全与节能国家重点实验室,北京 100084【正文语种】中文前言传动系统的扭转振动是影响混合动力汽车乘坐舒适性和安全性的一个重要因素。
发动机曲轴系统扭转振动分析
（ ４）
’ Ｔ（
ｗｔ）
＋∞
＝Ｔｎ ｅｊｎｗｔ＝ －∞
１ ２
∞
ａ０＋ （ ａｎｃｏｓｗｔ＋ｂｎｓｉｎｎｗｔ）
ｎ＝１
（ ５）
式中， Ａｐ 为活塞面积； Ｐｇ 为筒内压力； ｒ 为曲轴半径； ｍ 为等价往复运动部分质量； ｌ 为连杆长度； ω为曲
轴 角 速 度 ； ａ０、ａｎ、ｂｎ 分 别 为 傅 里 叶 系 数 ； θ为 角 位 移 振幅。
Ｔ１ Ｔ２ Ｔ３ Ｔ４ Ｔ５ Ｔ６
Ｊｐ Ｊｄ
Ｊ１
Ｊ２
Ｊ３
Ｊ４
Ｊ５
Ｊ６
Ｊｆ
Ｋｄ Ｋ１ Ｋ２ Ｋ３ Ｋ４ Ｋ５ Ｋ６ Ｋ７
Ｃｄ
Ｃｅ Ｃｅ Ｃｅ Ｃｅ Ｃｅ Ｃｅ
图 ３ 曲轴系统扭转振动的计算模型
图 中 ， Ｃｅ 为 发 动 机 的 粘 性 阻 尼 系 数 ； Ｃｄ 为 减 振 器的粘 性 阻 尼 系 数 ； Ｋｄ 为 减 振 器 的 扭 转 刚 度 ； Ｔ１～Ｔ６ 分别为作用在各曲柄半径上的激振力矩 ； Ｊｄ 为减振 器惯性环的转动惯量； Ｊｐ 为三角皮带轮、减振器极板 以及曲轴第 １ 轴颈中心和前端间的转动惯量； Ｊｎ（ ｎ＝ １， …， ６） 为活塞和连接棒的等价转动部分质量以及
７０
Ｋｄ ／ｋＮ·ｍ·ｒａｄ－１ １６０
４ 计算结果和试验结果的比较
图 ５ 和图 ６ 分别为发动机全负荷运行状态下三
角皮带轮和飞轮相对角位移曲轴系统 １．５ 次、３ 次、
４．５ 次、６ 次振动试验结果和计算Fra bibliotek果。５０
３ 次 １．５ 次 ４．５ 次
扭转振幅 ／ｍｍ
４０
３０
２０
６次
１０ １ ０００ １ ２００ １ ４００ １ ６００ １ ８００ ２ ０００
扭转减震器设计说明书
为了降低汽车传动系的振动，通常在传动系中串联一个弹性阻尼装置，它就是装在离合器从动盘上的扭转减振器。
其弹性元件用来降低传动系前端的扭转刚度，从而降低传动系扭转系统的某阶(通常为三阶)固有频率，改变系统的固有振型，使之尽可能避开由发动机转矩主谐量激励引起的共振，其阻尼元件用来消耗扭振能量，从而可有效降低传动系的共振载荷、非共振载荷及噪声。
本文介绍了扭转减振器的原理、工作过程及设计过程。
并对其进行了简单的解释、分析。
关键词：离合器；扭转减振器；扭转弹簧；从动盘AbstractIn order to reduce the vibration of vehicle transmission system, 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 driveline, 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 main harmonic resonance caused by the amount of incentives, the torsional vibration damping device is used to consume energy, which can effectively reduce the transmission system of the resonance load, non-resonant load and noise. This article describes the principle of reversing the shock absorber, work process and the design process. And gain a simple explanation and analysis.Key words: Clutch ;Torsional absorber;Torsion spring ; Driven plate1概述 (3)2扭转减振器的结构类型 (4)3扭转减振器的组成及功用 (5)4扭转减振器的基本尺寸选择 (6)5设计计算 (7)T (7)5.1.扭转减振器的极限转矩jk (8)5.2.扭转角刚度ϕT (9)5.3.阻尼摩擦转矩μT (9)5.4.预紧转矩nR (10)5.5.减振弹簧的位置半径Z (10)5.6.减振弹簧个数jF (10)5.7.减振弹簧总压力∑ϕ (11)5.8.极限转角j6.结论 (12)7参考文献 .......................................................................................... 错误!未定义书签。
汽车发动机曲轴扭振减振器设计
Internal Combustion Engine &Parts0引言众所周知，传统的曲轴扭振减振器的设计方案以及所需的设计手段和材料，都需要耗费大量的时间和人力来完成，此外，要通过多次的重复实验才能达到相应的要求。
显而易见，传统的曲轴扭振减振器的设计已经不再满足人们目前的需求，而是要在原有的基础上不断研究新的设计方案出来。
1对曲轴扭振减振器的概述1.1什么是曲轴扭振减振器每当汽车发动机开始工作的时候，曲轴便会开始发生周期性的变化，产生转矩作用，而各个曲拐之间发生周期性相对扭转的现象就被称为扭转振动，简称扭转。
曲轴作为汽车发动机不可缺少的零件之一，它的作用对发动机的可靠性和安全性起着决定性的作用，因此，对于曲轴扭振减振器的选择要格外谨慎。
对于扭振而言，由于它自身的特点，每当发动机转矩的变化频率与曲轴扭转自振频率相同或者成整数倍时，就会发生共振，而如果共振时扭振幅度和频率增强是，很可能会出现曲轴断裂的结果。
因此，要在保证曲轴不能断裂，就需要最大限度地消减曲轴的扭振，此时就需要曲轴扭振减振器来达到这个目的。
1.2扭振减振器的作用及分类扭振减振器根据主要功能和特性可以分为动力减振器、阻尼减振器、复合减振器三大类。
动力减振器如其名，主要是依靠它的动力特性来改变曲轴扭振的幅度，从而达到降振的效果。
阻尼减振器是借用了固体的摩擦和液体的黏性来阻尼力矩输入系统的振动能力，从而来降低曲轴扭振频率，比如常用的橡胶减振器和硅油减振器。
而复合减振器是现在最为主要的减振器，它不仅可以降低频率还能降低幅度。
随着汽车的不断发展，其发动机也逐渐向轻量化和大功率化方面靠近，以往的减振器已经不能满足目前汽车发动机的需求了，而复合减振器可以较好地达到这个要求。
汽车发动机曲轴需要扭振减振器的主要作用是可以减少汽车整体的振动和噪音，给开车人营造一个良好的行驶环境，还可以降低曲轴扭振的频率和幅度，删减扭矩波动。
除此之外，还可以一定程度上提高曲轴的寿命，减少耗损。
曲轴系开发过程的两起扭振优化案例_长安_康黎云
曲轴系开发过程的两起扭振优化案例康黎云司庆九张小涛姜波薛军平（长安汽车研究总院动力研究院技术研究所，重庆渝北区双凤桥空港大道589号，401120）摘要：本文讨论了曲轴系开发过程中两起扭振及优化案例，通过与试验结果的对比来标定分析模型，并在标定的模型基础上对曲轴进行结构优化，优化方案的有效性说明采用EXCITE Designer在解决曲轴系设计和优化方面具有显著效果。
关键词：EXCITE曲轴系扭振主要软件：A VL EXCITE Designer曲轴在周期性气体力、惯性力和力矩的作用下，承受弯、扭交变载荷。
曲轴设计在满足总体设计的前提下，还需满足以下几方面要求：（1）质量尽量轻，并满足弯扭综合疲劳强度；（2）轴系扭振要满足要求；（3）轴承润滑充分。
其中扭转刚度不足，会降低轴系扭振的固有频率，使工作转速范围内出现更强的低次扭振，增大曲轴的扭振附加应力，加大传动机构的噪音和冲击载荷下的磨损。
1案例一：前端惯量过大造成扭振大图1是某对标发动机的曲轴系模型，发动机主要参数：缸径73mm，冲程74.25mm，缸心距81mm，连杆长137.6mm，主轴颈直径45mm，曲柄销直径38mm。
曲轴为四平衡块设计形式，信号盘与1号扇形板（web1）用螺钉联接。
前端为非减振的普通皮带轮，后端为单质量飞轮。
曲轴材料为非调质钢49MnVS3。
图1 曲轴系结构示意图1.1Designer建模及扭振分析Designer建模时，先在PU模块下借用Auto shaft功能对曲轴进行自动识别，Web和Counter Weight的质量、惯量及质心位置等由程序自动完成。
然后切换到Designer模块，手工完成其他参数，如凸台厚度、截面特性、圆角半径等。
扭振分析最重要的参数，包括Crank Train Globals中的尺寸、质量参数，shaft modeler 中的各单元尺寸、质量、惯量以及发动机的缸压，一般均采用外特性下的缸压数据，本发动机的测试缸压如图2所示。
汽车发动机曲轴扭转振动分析及控制(1)
- I -
重庆大学硕士学位论文
ABSTRACT
Due to the more stringent legislations of vehicle noise and emission as well as the increasing expectation by the consumers, researches on the noise, vibration and harshness (NVH) have become more important in recent years. The traditional cranktrain torsional vibration analysis method is time consuming and needs a lot of experiments to validation in order to gain the high accurate results. The new method which combines finite element method (FEM) and multibody system simulation (MSS) appeared as an alternative choice. This new method has changed the engine design process greatly by employing simulation technique instead of costly experiments (TEST CELL). This paper lucubrated the approach of modeling engine cranktrain MSS simulation model, the analysis model with flexible crankshaft ,flexible con rod and engine block is implemented. The dynamic vibration behavior of cranktrain is obtained after vibration characteristic analysis. Furthermore, the complete dynamic behavior is achieved through forced torsional vibration analysis. On the basis of analysis result, this paper designed torsional damper and optimized the basic parameters of cranktrain. The general rules of structure modification’ s influence on system vibration behavior is researched and simula的研究现状
曲轴扭转减振器原理
曲轴扭转减振器原理
汽车在行驶过程中，由于振动，使曲轴与连杆的连接轴颈与连杆轴瓦之间产生磨损和间隙，这种磨损和间隙又使曲轴受到一种不平衡力矩的作用，引起振动。
因此，当汽车行驶速度越快时，这种不平衡力矩越大。
为了使这一不平衡力矩最小化，就必须在曲轴上设置扭转减振器。
曲轴扭转减振器的作用是：在曲轴和连杆之间安装了一个弹性元件，在产生扭转振动时产生阻尼作用；同时在发动机与车轮之间安装一个阻尼元件，在产生振动时起到隔震作用。
减振器的阻尼力等于车轮和发动机之间的弹性连接处的横向刚度系数乘以其质量（或弹簧质量）。
扭转减振器一般都采用弹性元件，也有采用金属阻尼器的。
在实际应用中，要使曲轴的扭转振动最小化，还要注意以下几点：
1.必须保证发动机和车轮之间具有足够大的横向刚度系数。
2.为了防止曲轴因受到不平衡力矩而引起严重磨损和变形，必须在曲轴和车轮之间安装一个阻尼元件。
—— 1 —1 —。
基于YN30高压共轨柴油机曲轴的扭转振动测试分析
ｂ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｃ ｒ ａ ｎ ｋ ｓ ｈ ａ ｆ ｔ ｏ ｆ ＹＮ３ ０ ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ａ ｒ ｅ ２ ２ ０ ０ ｒ ／ ｍｉ ａ ｎ ｄ ２ ７ ５ ０ ｒ ／ ｍｉ ｎ ，ｉ ｎ ｔ ｒ ｉ ｎ ｓ ｉ ｃ ｆ ｒ ｅ ｑ ｕ ｅ ｎ ｃ ｙ ｉ ｓ ３ ６ ７ Ｈｚ ，ｔ ｈ ｅ ａ ｍｐ ｌ ｉ ｔ ｕ ｄ ｅ ｖ ａ ｌ ｕ ｅ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｆ ｒ ｅ ｅ
方 向 的 振 动 。 通 过 对 振 动 角位 移 各 主 谐 次 的 幅 值 和 相 位 分 析 ， 可 以 获 得 ＹＮ３ ０发 动 机 不 同频 率 曲 轴 扭 转
振 动的 临界 转速 为 ２ ２ ０ ０和 ２ ７ ５ ０ ｒ ／ ｍｉ ｎ ， 固有 频 率 为 ３ ６ ７ Ｈｚ ， 自由 端 扭 振 幅 值 远 大 于 飞 轮 端 扭 振 幅 值 ， 振
动 节点 靠近 飞轮端 等 重要 信 息 ， 并且验 证 了该发 动机 曲轴 的设计 及相 应减振 措施 的合 理性 。
关键 词 ： ＹＮ ３ ０柴 油 机 ； Ｌ ａ ｂ ＶＩ Ｅ Ｗ； 瞬 时转速 ； 扭 转 振 动 中图分 类号 ： ＴＫ ４ ２ ７ 文 献标 志码 ： Ａ
Ｃ ｒ ａ ｎ ｋ ｓ ｈ ａ ｔ ｆ Ｔ ｏ ｒ ｓ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ Ｖｉ ｂ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｍｅ ａ ｓ ｕ ｒ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ａ ｎ ｄ Ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ Ｏ ｉ ｌ Ｈｉ 【 ｇ ｌ ｌ Ｐ ｒ ｅ ｓ ｓ ｕ ｒ ｅ Ｃ ｏ ｍｍｏ ｎ Ｒ ａ ｉ ｌ Ｄ ｉ ｅ ｓ ｅ ｌ Ｅ ｌ ｌ ￣ｎ ｅ
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扭转减震器、磁粉离合器、双质量飞轮 课件
视频
扭转减震器的设计
物质在1秒内完成周期性变 化的次数叫做频率，常用f表示。
扭转减震器是为了避免转动方向上的共振， 缓和传动系受到的冲击载荷，大多数汽车都 在离合器从动盘上附装有扭转减震器。 扭转减震器能降低发动机曲轴系与传动系结 合部分的扭转刚度，调谐传动系扭震固有频 率，使传动系共振应力下降。 还能缓和汽车改变行驶状态时对传动系产生 的扭转冲击，并改善离合器的接合平顺性。
三、磁粉式电磁离合器的优点
1. 结构简单，减轻了整备质量，传动效率高，容易实现转矩的平稳增长，无起步发抖弊病， 起步、加速及换挡性能、传动系过载保护性能良好。 2. 主、被部件不接触，无磨损之虑，更无调整部位，只存在电路部分的故障（继电器、碳 刷、滑环、控制单元等），故障内容纳入了电控自诊系统，维修成本低、故障率低、使用 寿命长。 3. 无离合器踏板等控制机械，操控开关位于变速器手柄处，进行起动运转和离合换挡控制， 简TPS=0；VSS=0；SP≥600～ 800r/min—判定为怠速热起工况，离合器断电分离空转。 （3）起步加速工况—C/SW—ON；此时TPS>0；VSS=0；SP>600～ 800r/min—判定为起步加速工况，离合器激磁电流从小到大，平稳起步加速，直 到完全接合为止。
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4. 工况判定举例：节气门位置传感器TPS和转速传感 器SP及车速传感器VSS的信号，使ECU有了对道路状 态及发动机工况的感知能力和逻辑分析能力，了解驾 驶员的意图，实现人脑和电脑的随机结合。这种因果 判断关系的成立是有条件的，只要条件成熟，计算机 的逻辑门电路即发出指令，此即谓“智能化”控制。 （1）起动运转工况—C/SW—OFF；此时TPS=0； VSS=0；SP<250r/min—判定为起动工况，离合器断 电分离空转。
一种新型三级刚度离合器扭转减振器的开发及应用
一种新型三级刚度离合器扭转减振器的开发及应用徐旭初;方伟荣;葛凤龙;陈祥;王菁;周含露【摘要】介绍了一种新型三级刚度从动盘扭转减振器的开发和应用.整车测试结果表明,这种减振器比传统的二级刚度从动盘扭转减振器具有更好的减振效果,特别在小转矩的工况下.另外,该减振器结构简单,在成本上比其他多级减振器更具有竞争优势.【期刊名称】《汽车工程》【年(卷),期】2013(035)011【总页数】5页(P1011-1014,1022)【关键词】离合器扭转减振器;三级刚度;小转矩工况【作者】徐旭初;方伟荣;葛凤龙;陈祥;王菁;周含露【作者单位】上海汽车股份有限公司技术中心,上海201804;上海汽车股份有限公司技术中心,上海201804;上海汽车股份有限公司技术中心,上海201804;上海萨克斯动力总成部件系统有限公司,上海201708;上海萨克斯动力总成部件系统有限公司,上海201708;上海萨克斯动力总成部件系统有限公司,上海201708【正文语种】中文前言随着汽车工业的迅速发展，人们对汽车的舒适性和振动噪声控制的要求不断提高，各大汽车厂商越来越关注变速器敲齿噪声。
此时，具有更好减振效果的双质量飞轮应运而生。
与传统的二级从动盘扭转减振器相比，双质量飞轮使减振弹簧前后的惯量重新分配，变速器输入轴端的惯量增加，并且减振弹簧布置在飞轮外侧，弹簧的空间增大，因而可使用刚度较小的弹簧。
这些都使双质量飞轮具有更好的隔离扭振作用［1－2］。
但是，伴随着更好的性能，双质量飞轮的成本却比传统的二级从动盘减振器高很多。
为更好地平衡成本与性能之间的矛盾，本文中提出了一种结构简单的三级刚度从动盘减振器。
整车测试结果表明，与传统的二级刚度从动盘减振器相比，这种减振器在小转矩工况下具有更好的隔振效果。
同时，只须在传统二级刚度从动盘减振器上做简单的更改即可实现，在提高性能的同时，成本得到了很好的控制。
因此，在一些NVH要求相对较低的低成本整车项目中，这种减振器是个较好的选择。
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发动机曲轴溷联式扭转减振器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AbstractThe Torsional Vibration (TV) of engine seriously affects the comfort of vehicle. Based on the background of parallel and serial multi-stage torsion damper design, the hybrid design of crankshaft Torsional Vibration Absorber (TVA) is proposed. This paper describes the optimization program of the TVA and establishes two simplified models of hybrid tri-mode TVA. The paper analyzes the optimization parameters with MATLAB and modeling TVA with the CATIA. After analyzing optimization parameters of TVA, the result indicates that the conclusions of this paper have some reference value for the design of TVA.Keywords: engine vibration; torsional absorber; hybrid-mode; optimization.目录摘要 (I)ABSTRACT (II)1 概述 (1)1.1课题背景 (1)1.2国内外现状 (2)1.3课题主要内容 (4)2 扭转减振器介绍 (5)2.1扭转振动的控制方法 (5)2.2扭转减振器的种类 (6)2.3扭转减振器的结构 (8)2.3.1 单级扭转减振器 (9)2.3.2 多级并联式扭转减振器 (10)2.3.3 多级串联式扭转减振器 (11)2.3.4 硅油-橡胶复合式扭转减振器 (12)2.3.5 弯扭复合式减振器 (13)3 扭转减振器设计理论 (14)3.1动力吸振器设计原理 (15)3.2多级扭转减振器简化模型 (16)3.2.1 两级并联式扭转减振器的简化模型 (16)3.2.2 三级并联式扭转减振器的简化模型 (17)3.2.3 两级串联式扭转减振器的简化模型 (18)3.3三级混联式扭转减振器传递率的计算 (18)3.4多级扭转减振器参数的优化方法 (24)4 三级混联式扭转减振器计算及优化程序 (27)4.1参数计算及优化程序界面 (27)4.2三级混联式扭转减振器参数计算及优化 (29)4.3三级串并联扭转减振器的优化结果 (33)4.4三级扭转减振器优化结果对比分析 (33)5 三级混联扭转减振器的建模 (36)5.1三级混联扭转减振器的建模 (36)5.2三级混联减振器的结构说明 (38)6 全文总结 (41)6.1主要结论 (41)6.2不足与展望 (41)致谢 (43)参考文献 (44)1 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内燃机振动的重要因素。
由于曲轴上作用有大小、方向都周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。
因为内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内燃机工作转速范围内产生共振, 但它会引起配套轴系和机体其它部件的振动, 是内燃机的主要噪声源。
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, 在内燃机工作转速范围内容易产生共振,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。
曲轴作为内燃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内燃机的可靠性。
因此, 扭转振动是内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内容之一，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，目前在汽车发动机曲轴系统中广泛采用的是橡胶阻尼式扭转减振器(图1.1)，有效地改善了发动机曲轴系统的扭振特性，降低了扭振幅值。
a) b) c)a)橡胶扭转减振器(CA8V100)；b)带轮-橡胶扭转减振器；c)复合惯性质量减振器(尼桑VH45DE)1-减振器壳体；2-硫化橡胶层；3-扭转减振器惯性质量；4带轮毂；5-带轮；6-紧固螺栓；7-弯曲振动惯性质量图1.1 橡胶阻尼式扭转减振器这种减振器在曲轴系统中的匹配设计是基于动力减振器（动力吸振器）的设计理论。
扭转减振器具有如下几个功能：(1) 消减曲轴扭转振动，提高曲轴的疲劳寿命，减少应力水平；(2) 传递扭矩，衰减扭矩波动；(3) 减少整车的振动、噪音。
1.2 国内外现状在国外，从十九世纪末开始对轴系扭转振动的研究，到第一次世界大战，由于多缸发动机轴系因扭转振动产生的事故突增，促使对轴系扭转振动的研究的深入发展，出现了许多种计算轴系扭转振动固有频率的方法，同时出现了测量轴系扭转振动的仪器，1916 年德国人盖格尔（Geiger）发表了用机械式扭振仪测量轴系扭转振动的文章，开始了扭转振动的实测试验阶段。
此后扭转振动研究的发展非常迅速，关于发动机曲轴扭转减振器的设计开发进行了大规模的开展，开发水平已经日益成熟[3]。
上个世纪40年代就已由Brock和Den Hartog提出了针对单自由度无阻尼振系得最优减振器设计理论，其主要思想史将曲轴系等效成没有阻尼的单自由度系统，再在该系统上附加一个有刚度和阻尼的单自由度减振器，构成双扭摆如图1.2所示，然后将主系统的扭转振动响应最小作为控制目标计算得到减振器刚度和阻尼的最优值，因其计算方法简单，随意一直沿用至今。
图1.2 单自由度系统和双扭摆在国内，随着对内燃机污染（尾气、噪声）、油耗、可靠性、动力性、舒适性的要求越来越高，已有的传统曲轴轴系设计方法也越来越难以适应内燃机设计的需要，不能满足人们对汽车舒适性的要求，因此出现了许多对曲轴扭转减振器的更精确、更全面的研究设计方法。
目前对于单级橡胶扭转减振器，已有较成熟的设计理论和计算方法，如动力吸振原理法、多质量系统模型法及有限元模型法等。
这些方法在对减振器进行优化设计时大多以降低曲轴最大振幅为目标。
随着发动机发展的轻量化和高功率化，受到橡胶的低阻尼限制，单级扭转减振器已满足不了扭转振动的控制要求，目前，越来越多的汽车上已开始使用多级橡胶扭转减振器，然而对于多级混联式扭转减振器却很少有人提及[4]。
近年来随着汽车发展的小型化、轻型化及对传动空间紧凑化、传动高效率化的要求，多楔带被广泛使用，这使得发动机前端附件(包括水泵、发电机、动力转向泵及空调压缩机等)由传统的多根带传动，变成了一根带、一次驱动的所谓蛇形带传动方式。
这种带传动方式不但使发动机前端附件驱动系统布置紧凑，节省空间，而且还同时具有平带传动的灵活性和V带传动的高效率特点。
a) 曲轴轴系等效单自由度系统b) 曲轴轴系双扭摆模型1.3 课题主要内容汽车发动机曲轴是一个非常重要的部件，它的制造工艺复杂，质量要求高。
在研究曲轴轴系扭转振动同时，如何减小曲轴的振动，是发动机曲轴设计的重要内容之一。
为了减轻曲轴的振动，人们在曲轴前端安装了扭转减振器，对扭转减振器的研究也一直在进行。
理论和实践都证明了减振器的有效性首先要正确的、合理的选定三个主要参数：减振器的转动惯量、减振器的刚度及减振器的阻尼系数。
在已经发表的文献中，主要是针对串并联曲轴减振器的设计理论进行研究，鲜有文章对混联曲轴扭转减振器进行详细的介绍。
因此我们有必要对曲轴减振器具体结构形式进行介绍，同时对多级混联扭转减振器的设计在现有的理论上进行研究。
本文研究的主要内容有：(1) 介绍发动机曲轴扭转振动的控制方法，归纳当前国内外发动机中应用较多的曲轴扭转减振器的若干结构形式；(2) 介绍动力吸振器的吸振原理和不同结构形式的曲轴扭转减振器的简化模型，依此提出三级混联式曲轴扭转减振器的设计方法，利用频率响应特性对多级曲轴扭转减振器的设计理论进行研究，提出选取各级扭转减振器设计参数优化方法；(3) 介绍三级混联式曲轴扭转减振器的计算与优化程序，并分析优化结果；(4) 介绍三级混联扭转减振器的建模过程，并对模型结构进行说明。
2 扭转减振器介绍2.1 扭转振动的控制方法对于曲轴的扭振，如果在内燃机工作转速范围内，根据扭振计算以及实测发现内燃机确实存在着较大的扭转振动，就必须采取适当的措施，以便将扭转振动予以回避或者将其消减，以保证内燃机工作的安全可靠。
扭转振动的避振预防措施有很多种，可综合归纳为以下三种方法[5,6]：(1) 频率调整法由扭转振动特性可知，当激励扭振的作用频率ω与扭转振动系统的某一固有频率ω0相同时，将会发生极其剧烈的动态放大现象，即共振现象。
因此耍避开发生ω=ω0，的可能，也即避开动态放大最严重的工况，就可能免除扭转振动过大所引起的一切后果。
本方法的基本概念就是使ω主动躲过ω0 。
这种方法主要措施有调整惯量法、调整柔度法等。
通过调整，使系统本身的自振频率躲过激振频率。
使振动应力降至瞬时许用应力范围之内，这样就避免了因扭转振动过大对内燃机造成损害。
这种方法是扭转振动预防措施中应用最广的措施之一，这不仅是由于它的措施比较简易可行，还在于当达到调频要求以后，它的工作将是有效的与可靠的。