动力传动系统的振动分析
加速工况下传动系统扭转振动分析
工
最 后 通 过 实 车 进 行 了验 证 。
关 键Ｅ ：传 动 系统 ；扭 振 ；Ｈ ｒｚ 词 ｅｔ；多 体 动 力 学 ； 性 体 柔 中 图分 类 号 ： ６ ． ３ ； ４ ． Ｕ４ ４ ３ ４ Ｏ３ ７ ６
程 ∞
学
文献标识码 ： Ａ
文 章 编 号 ：１０ －５ ３２ １ ）６０ ０ －５ ０ ４４ ２ （０ ０ ０－ ６ １０
随着 汽 车 工业 的发 展 ， 们 对 舒 适 性 的要 求 不 人 断 提 高 ， 整 车 振 动 与 噪声 性 能 提 出 了越 来 越 严 格 对 的要 求 。车 辆传 动 系统 作 为复 杂 的多体 非线 性动 力 学 系统 ， 转振 动是 其 主要振 动 形式 ， 是影 响 车辆 扭 也
收 稿 日期 ： ０ ０ ０ — ３ 修 订 日期 ： ０ ０ １ — ３ ２ １—８０ ； ２ １ — ０ １ 基 金项 目 ： 国家 ８ ３计 划 资 助 项 目 （ ０ ６ ６ ２ ０ ＡＡ１ ０ ０ — ） １ ５ ３ １
注 ： 轮 材 料 为 １ Ｍ ｎ ｒ ，弹 性 模 量 ： ． １ １ “ Ｎ／ ， 齿 ６ Ｃ ５ ２１× ０ ｍ。 泊 松 比 ：． ８ ０ ２
振 眦
动
Ｖ
构 ， 析 得 到 系 统 固 有 特 性 ； 合 基 于 Ｈｅｔ 撞 理 论 的 变 速 器 传 动 模 型 和 基 于多 体 动 力 学 的 刚柔 动 力 学 模 型 ， 分 融 ｒ ｚ碰 对
加 速 工 况 的强 迫扭 转 振 动 进 行 了仿 真 与 分 析 ， 比 了含 非 线 性 齿 轮 传 动 的 刚 体 模 型 及 刚 柔 结 合 模 型 的 分 析 结 果 ， 对
车辆动力学(7)- 传动系统扭振-强迫振动
17
K8
10 11 38 41
i=1.0833
9
i=0.95455
K7
39
i=0.7857
42
i=1.0384
43
40
K24 K6
i=0.8571
K25 44 K26
45
50 8 7
i=0.8684
K29
49
i=1.1628
K27
46
K28
52
48 47 59 56
6
C5
K30
51
i=0.7162 i=0.6038
5
行 星 传 动
啮合力N
步长10-6s
练习：多缸发动机激励分析
已知解放６１０２Q柴油机的发火顺序为１－５－３－６－２－４，当第一缸处于下列曲轴位 置时，所对应的扭矩值如表所列：
当第一缸处于270°CA时，将此刻其余各缸的扭矩值及此刻的合成扭矩值填入下表中。
变速箱4200/min时空载齿轮副啮合力变化 （电机作为动力，输入转矩为常值）
8000 6000 4000
啮合力N
2000 0 -2000 -4000 -6000 -8000 6
定 轴 传 动
6.5 7 7.5 8 8.5 9 9.5 10 x 10
4
4000 3000 2000 1000
0 -1000 -2000 -3000 -4000 -5000 -6000 1.3 1.32 1.34 1.36 1.38 1.4 x 10
h
M
A h
Wh
四、线性系统扭转强迫振动数学模型及求解
J ( t ) C ( t ) K ( t ) M ( t )
汽车动力传动系统扭振ODS测试分析与应用
汽车动力传动系统扭振ODS测试分析与应用李小亮【摘要】完成某匹配直列四缸柴油发动机前置、后轮驱动、手动变速箱皮卡车的动力传动系统扭振工作变形测试,确定其第2阶扭振峰值频率与振型;建立该车动力传动系扭振仿真模型,分析得到与实测相同工况的动力传动系第2阶扭振模态;对标仿真分析与实际测试的第2阶扭振峰值频率与振型,结果显示良好.基于扭振ODS 分析确定的频率与振型,说明仿真模型与分析结果可信,后续可扩展应用该类仿真模型,为全面预测、分析优化汽车动力传动系扭振引起的NVH问题,提供一种快速、有效的方法.【期刊名称】《汽车实用技术》【年(卷),期】2017(000)013【总页数】4页(P114-117)【关键词】动力传动系统;扭振;工作变形分析;仿真模型【作者】李小亮【作者单位】江铃汽车股份有限公司;江西省汽车噪声与振动重点实验室,江西南昌330001【正文语种】中文【中图分类】U467.3CLC NO.:U467.3 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)13-114-04 汽车动力传动系统扭振是影响其NVH性能的重要因素之一。
工程上通过汽车动力传动系统扭振分析，明确扭振NVH问题的主要影响部件，合理设计、匹配其相关参数，调整传动系扭振固有频率，避免扭转共振产生，可有效提升汽车NVH性能。
本文基于振动工作变型（Operational Deflection Shapes, ODS）理论，通过对某匹配直列四缸柴油发动机前置、后轮驱动、手动变速箱皮卡车的动力传动系统扭振ODS测试与分析，确定其扭振频率与振型；建立该车动力传动系扭振仿真模型，分析得到扭振频率与振型，并与实测分析结果对标。
因动力传动系扭振测试方法与结果分析的局限性，提出基于汽车动力传动系扭振仿真模型与扭振ODS测试的良好对标结果，拓展应用扭振仿真模型，为全面分析与优化涉及汽车动力传动系扭振的NVH问题，提供一种快速、有效的分析方法。
振动在汽车动力传动系统中的研究
振 动在 汽车动力传动 系统 中的研究
Ｓ ｔ ｕ ｄ ｙ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ Ｖｉ ｂ ｒ ａ ｉｏ ｔ ｎ ｉ ｎ Ａｕ ｔ ｏ ｍｏ ｉｖ ｔ ｅ Ｄｒ ｉ ｖ ｉ ｎ ｇ Ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ
孙丽 Ｓ ＵＮ Ｌ ｉ
ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｓ ｏ ｆ ｃ ｕ ｒ ｒ ｅ ｎ ｔ ｂ ｅ ｎ ｄ ｉ ｎ ｇ ｖ ｉ ｂ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ａ ｕ ｔ ｏ ｍｏ ｔ ｉ ｖ ｅ ｐ ｏ ｗｅ ｒ ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｍｉ ｓ ｓ ｉ ｏ ｎ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｉ ｎ ｃ ｌ ｕ ｄ ｅ ｅ ｘ ｐ ｅ ｉ ｒ ｍｅ ｎ ｔ ａ ｌ ｍｏ ｄ ａ ｌ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ａ ｎ ｄ ｉ ｆ ｎ ｉ ｔ ｅ ｅ ｌ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ．Ｆ ｏ ｒ ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｏ ｎ ｔ ｏ ｒ ｓ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ ｖ ｉ ｂ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｍｉ ｓ ｓ ｉ ｏ ｎ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ．ｍａ ｎ ｙ ｅ ｘ ｐ ｅ ｒ ｔ ｓ ｈ ａ ｖ ｅ ｇ ａ ｉ ｎ ｅ ｄ ｇ ｒ ｅ ａ ｔ ａ ｃ ｈ ｉ ｅ ｖ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｓ ａ ｎ ｄ ｈ ａ ｖ ｅ ｍａ ｄ ｅ ｓ ｏ ｍｅ ｐ ｒ ｏ ｇ ｒ ｅ ｓ ｓ ．Ｂ ｕ ｔ ｄ ｕ ｅ ｔ Ｏ ｔ ｈ ｅ ｌ ｉ ｍｉ ｔ ｅ ｄ ｃ ｏ ｎ ｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ，ｔ ｈｅ ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｏ ｎ ｈｅ ｔ ｌ ｆ ｅ ｘ ｕ ｒ ａ ｌ — ｔ ｏ ｒ ｓ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ ｖ ｉ ｂ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｃ ｏ ｕ ｐ ｌ ｉ ｎ ｇ ｉ ｓ ｎ ｏ ｔ ｐ ｅ ｒ ｆ ｅ ｃ ｔ ． ｈｅ Ｔ ｒ ｅ ｆ ｏ ｒ ｅ ， ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ｈｅ ｔ ｓ ｔ ｕ ｄ ｙ ｏ ｆ ｂ ｅ ｎ ｄ ｉ ｎ ｇ ａ ｎ ｄ ｔ ｏ ｒ ｓ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ ｖ ｉ ｂ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｈｅ ｔ ｌ ｆ ｅ ｘ ｕ ｒ ａ ｌ — ｔ ｏ ｒ ｓ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ ｖ ｉ ｂ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｃ ｏ ｕ ｐ ｌ ｉ ｎ ｇ ｉ ｓ ｓ ｔ ｕ ｄ ｉ ｅ ｄ ｉ ｎ ｔ ｈ ｉ ｓ ｐ ａ ｐ ｅ ｒ ．
金属丝绳在动力工程中的脉动载荷与振动分析
金属丝绳在动力工程中的脉动载荷与振动分析金属丝绳作为一种重要的传动介质，广泛应用于动力工程领域。
在实际工作过程中，金属丝绳受到的载荷和振动是非常复杂的，这些复杂的载荷和振动通常被分为脉动载荷和振动两种类型。
本文将重点分析金属丝绳在动力工程中的脉动载荷与振动特性。
1. 金属丝绳的脉动载荷金属丝绳在动力工程中的应用过程中，脉动载荷主要来源于以下几个方面：(1)绳索自重引起的载荷：金属丝绳在悬挂重物时，由于绳索自重产生的下垂，使得绳索受到的载荷不断变化。
这种载荷的变化呈现出周期性，即为脉动载荷。
(2)摩擦力引起的载荷：在金属丝绳的传动过程中，绳索与滑轮之间的摩擦力会引起载荷的变化。
这种摩擦力随着绳索与滑轮之间的接触状态变化而变化，从而产生脉动载荷。
(3)冲击力引起的载荷：在动力工程中，金属丝绳受到的冲击力主要来源于重物的加速下降或突然释放。
这种冲击力会导致绳索受到瞬间的大幅载荷变化，形成脉动载荷。
金属丝绳的脉动载荷对绳索的疲劳寿命和传动稳定性具有重要影响。
因此，对脉动载荷进行分析和研究，对于提高金属丝绳的使用性能和安全性具有重要意义。
2. 金属丝绳的振动特性金属丝绳在动力工程中的应用过程中，其振动特性主要表现为以下几个方面：(1)固有振动：金属丝绳作为一种弹性体，具有自身的固有振动频率。
当受到外力作用时，绳索可能会产生固有振动。
(2)受迫振动：在实际工作过程中，金属丝绳受到的外力通常是周期性的，如脉动载荷。
这种周期性外力会导致绳索产生受迫振动。
(3)随机振动：除了周期性载荷外，金属丝绳还可能受到各种随机载荷的作用，如冲击力、风载等。
这些随机载荷会导致绳索产生随机振动。
金属丝绳的振动特性对其使用性能和安全性具有重要影响。
过度的振动会导致绳索的疲劳损伤，降低其使用寿命。
因此，对金属丝绳的振动特性进行研究，对于确保传动系统的稳定性和安全性具有重要意义。
3. 脉动载荷与振动分析的方法针对金属丝绳在动力工程中的脉动载荷与振动分析，可以采用以下几种方法：(1)理论分析：根据金属丝绳的工作原理和受力特点，建立数学模型，对脉动载荷和振动特性进行理论分析。
车辆动力学(6)- 传动系统扭振-发动机激励+自由振动
ri ,1 —— 第 i 缸与第1缸的相位差。
r 2 ,1
x
r i ,1
(M r )2
三、多缸发动机端面矢量图 端面矢量图示例：
已知四冲程六缸发动机发火顺序为：1－5－3－6－2－4
1,5 120 ,1,3 240 ,1,6 360 , 1,2 480 ,1,4 600
M1
M5
2
M 1,3, 2
M 1, 6
M4
1 1 2
M3
M6
r 0.5 ,3.5,6.5
M2
M 5, 2
r 1 ,4,7
M 3, 4
r 1 .5
强 简 谐
M 5, 6 , 4
,4.5,7.5
M 1, 6
2
M1
M4
2.5
M 1,5 ,3 ,6 ,2 ,4
3
M5
M 3,4
0.02054
0.16902
4.023 9
0.117
0.19955
0.4727
23
16.873
24
8 1.1902 0.9419
14 13 0.117
10 8.1788 1.791
11 7.8058
12 2.9715
4.1304
0.096456 0.22263 0.19294 0.28725 0.10281
M 5,2
r 2 ,5,8
M2
M6
M3
r 3 ,6,9
主 简 谐
r 2.5 ,5.5,8.5
四、多缸发动机输出转矩
例如：
多缸发动机激励力矩
第二节 动力传动系统扭转自由振动建模与分析 一、动力传动系统集中质量当量模型
《2024年汽车动力总成悬置系统振动分析及优化设计》范文
《汽车动力总成悬置系统振动分析及优化设计》篇一一、引言汽车作为现代社会出行的重要工具，其舒适性和安全性已成为消费者选购车辆的重要考量因素。
动力总成悬置系统作为汽车的重要组成部分，其性能直接影响到整车的振动噪声水平及乘坐舒适性。
因此，对汽车动力总成悬置系统的振动进行分析，并进行优化设计，对于提升汽车性能具有重要意义。
本文将就汽车动力总成悬置系统的振动分析及优化设计进行探讨。
二、汽车动力总成悬置系统概述汽车动力总成悬置系统主要由发动机、变速箱、传动系统等组成，其作用是将发动机产生的动力传递至车轮，同时起到减震、降噪、提高乘坐舒适性的作用。
该系统的性能直接影响到整车的运行平稳性和乘坐舒适性。
三、汽车动力总成悬置系统振动分析1. 振动产生原因汽车动力总成悬置系统的振动主要来源于发动机的燃烧、气缸内的工作过程、燃油的喷入以及各种力的相互作用等因素。
此外，路面不平、车身结构等因素也会对系统产生一定的振动影响。
2. 振动分析方法针对汽车动力总成悬置系统的振动分析，可采用理论分析、仿真分析和实车测试等方法。
理论分析主要依据动力学原理和弹性力学原理对系统进行建模和分析；仿真分析则通过建立系统的有限元模型，对系统进行动力学仿真分析；实车测试则是通过在真实环境下对车辆进行测试，获取系统的振动数据。
四、汽车动力总成悬置系统优化设计1. 设计目标汽车动力总成悬置系统的优化设计目标主要包括降低系统振动、提高乘坐舒适性、减少噪声等。
通过对系统进行优化设计，可提高整车的性能和品质。
2. 优化设计方法（1）材料选择：选用高强度、轻量化的材料，如铝合金、复合材料等，以降低系统重量，提高刚度和减震性能。
（2）结构优化：通过优化结构布局和刚度分配，使系统在受到外界力时能够快速恢复稳定状态，减少振动。
（3）主动控制技术：采用主动控制技术，如主动悬挂系统、电磁减震器等，对系统进行实时控制，以降低振动和噪声。
（4）仿真分析：利用仿真软件对系统进行动力学仿真分析，预测系统的振动性能，为优化设计提供依据。
变速器传动与振动分析
变速器传动与振动分析引言变速器是汽车等机械设备中至关重要的部件之一，其功能是将发动机的扭矩传递到车轮上。
然而，在实际运行中，变速器常常会出现振动问题，给车辆的舒适性和安全性带来负面影响。
因此，对变速器传动与振动进行深入分析对于解决这一问题至关重要。
第一部分：变速器传动机理在介绍变速器的振动分析之前，我们先来了解一下变速器的传动机理。
变速器通常由齿轮、轴、同步器等组成，通过不同齿轮的啮合和离合来实现不同速度的传动。
当发动机的转速改变时，齿轮之间会发生啮合和离合的变化，从而实现不同的挡位和速度。
这种传动机理导致了变速器在工作中存在着一定的振动。
第二部分：变速器振动的原因1. 齿轮啮合不平衡：当齿轮的制造精度不高或磨损严重时，会导致齿轮之间的啮合不平衡，进而引发振动。
2. 轴的不平衡：轴的制造过程中存在误差或在使用过程中发生变形，会导致轴的不平衡，从而引起变速器的振动。
3. 同步器故障：同步器是变速器中起到离合作用的重要部件之一，当同步器发生故障时，其离合效果变差，从而引发变速器的振动。
4. 润滑不良：变速器的润滑油质量差或油路堵塞会导致润滑不良，造成齿轮和轴的摩擦增大，引发振动。
第三部分：振动分析方法在解决变速器振动问题时，我们通常会借助一些分析方法来找出问题的根源，并采取相应的解决方案。
1. 振动信号分析：通过使用振动测试仪器，可以对变速器进行振动信号的采集和分析。
通过对信号的频率、振幅和波形等特征进行分析，可以判断出可能存在的故障原因。
2. 模态分析：利用有限元分析等方法，可以对变速器的结构进行模态分析，找到其固有频率和振动模态，从而判断哪些部件可能存在失衡或振动过大的情况。
3. 故障诊断：通过对变速器的工作过程进行仔细观察和分析，可以判断出可能存在的故障点。
这可以通过依靠专业知识和经验来实现。
结论通过变速器传动与振动的分析，我们可以发现变速器振动的原因，并采取相应的解决方案来解决这一问题。
其中，振动信号分析、模态分析和故障诊断是非常有效的方法，可以为我们提供有力的支持和指导。
汽车动力传动系统振动特性
汽车动力传动系统振动特性
汽车传动系统是汽车底盘的重要总成之一，它的振动特性对汽车乘坐舒适性、行驶安全性、节油性等性能指标有至关重要的影响。
随着汽车发动机技术的进步，发动机的功率、转速、扭矩进一步提高，同时国家对汽车振动噪声及排污标准以及现在人们对乘车舒适性、安全性的提高，汽车动力系统、传动系统的关于振动的有关问题日益突出，因此对汽车的传动系统振动问题进行深入研究还是很有必要性。
本文仅研究汽车传动系统的扭转振动。
本文首先研究了汽车传动系统扭转振动的国内外现状及发展趋势，介绍了传动系统的基本内容，在分析了传动系统扭转振动基本理论之后，建立了传动系统集中质量当量化模型，并在此模型基础上建立了传动系统的振动微分方程，并对传动系统的自由扭转振动进行了仿真，求解了传动系统的各阶固有频率及主振型。
对发动机扭矩进行了谐波分析，分析了可能引起共振的发动机临界转速。
对传动系统进行了受迫振动仿真，得出其响应，分析了不同转速时传动轴处的扭矩，得出共振的转速点。
关键词：汽车动力传动系，集中质量模型，当量化，仿真研究。
基于多体动力学的机械传动系统振动特性分析
基于多体动力学的机械传动系统振动特性分析引言：机械传动系统广泛应用于各个领域，其振动特性对于系统的稳定性和性能具有重要影响。
多体动力学是研究机械系统运动的重要方法，通过对传动系统的振动特性进行分析，可以为系统设计和优化提供指导。
本文将以多体动力学理论为基础，探讨机械传动系统的振动特性，并从实例中展示其应用。
1. 传动系统的振动机理传动系统由多个机械零件组成，其振动主要由以下几个因素引起：（1）不平衡载荷：传动系统中的零部件往往存在不平衡质量或载荷，引起系统的振动。
（2）弹性变形：机械零件在运动过程中会受到力的作用而发生弹性变形，导致系统振动。
（3）间隙：传动系统的零部件之间存在间隙，当零部件间距发生变化时，会产生振动。
（4）摩擦和磨损：传动系统中的摩擦和磨损也会导致系统振动。
2. 传动系统的多体动力学模型传动系统的多体动力学模型是描述传动系统振动行为的数学模型。
该模型基于动力学理论，考虑了机械系统的动力学特性和几何特性，通过求解动力学方程可以得到系统的运动状态和振动特性。
传动系统的多体动力学模型可以分为离散模型和连续模型两种。
离散模型将传动系统离散为多个刚体，通过刚体之间的连接关系描述系统的运动。
连续模型则将传动系统看作连续介质，通过泛函分析等方法描述系统的振动。
3. 传动系统的振动分析方法传动系统的振动分析方法通常包括模态分析、频域分析和时域分析等。
模态分析通过求解传动系统的特征值和特征向量，得到系统的固有频率和振型。
频域分析则将系统的运动信号转化为频域信号，通过频谱分析等方法研究系统的频率特性。
时域分析则直接观察系统的时间响应和振动特性。
综合运用这些分析方法，可以全面了解传动系统的振动行为。
4. 振动特性对传动系统的影响传动系统的振动特性对系统的稳定性和性能具有重要影响。
一方面，振动会加速系统的磨损和疲劳破坏，降低系统的寿命。
另一方面，振动还会引起噪声和震动，影响系统的工作效率和人员的工作环境。
柴油机动力传动系统振动特性预估
诸 如添加加强筋等方式加强油底壳侧壁和底板 的刚度 ； 由于上 曲轴箱两侧壁 自上而下有刚度逐渐弱化 的趋势 ， 因此越
接近上箱裙部 ， 柴油机 结构表 面的振动情况越为恶劣； 同时， 对结构施加合适 的阻尼对结构振动将有很大影 响， 复合材 料或高阻尼材料 的使用是 降低系统振动等级的有效方法。 关键词： 振动与波 ； 动力传动系统； 柴油机 ； 齿轮箱；多体动力学 ； 有限元 中图分类号： ６ ， Ｂ ３ Ｕ６４ Ｔ ５ ５ 文献标 识码 ： Ａ Ｄ 编码 ：０３６ ／ｉ ｎ１０ ．３ ５２ １．６ １ ＯＩ １ ． ９ ．ｓ ． ６１ ５—０ １ ． ９ ９ ｊｓ ０ ００
１ ｌ建 立 有 限元 模 型 ， 强筋 采 用 等截 面 梁 单元 ５ｍｉ ｌ 加 模 拟 。 网格模 型共 有 四面 体单 元 １５６４ 、 ２ ３ 个 壳单 元
１ ９ 个 、 ４２ ３ 刚性 元 １ ４ 以及 节 点 １ ３９ ４ ， 图 １ ９个 ０ ９ 个 如
所示 。
图 １动力传动系统动力学模型
取 ３ ｌ 建 立 有 限元 模 型 ， 箱 采 用 ４ 点 四边 形 ０ｒ ｎ ｎ 下 节
壳 单元 和 ３节 点 三 角形 壳 单 元 的组 合 ， 元 尺 寸 取 单
１ ５ｍｍ建 立 有 限元 模 型 ， 动 箱 采 用 ４ 点 四边 形 传 节
壳单元和 ３ 节点三角形壳单元 的组合， 单元尺寸取
ｔ ｅｅ ｉ ｅ． ｈ ｎｇ ｎ
Ｋｅ ｒ ｓ： ｉ ｒ ｔ ｎ ａ ｄ ｗａ ｅ； ｏ ￣ ａｎ ｓ ｓｅ ； ｉ ｓ ｌ ｎ ｉ ｅ； ｅ ｏ ｍｕ ｔ ｂ ｄ ｙ ａ ｃ Ｆ Ｍ ｙ ｗｏ ｄ ｖ ｂ ａｉ ｎ ｖ ｐ ｗｅ ｒ ｉ ｙ ｔ ｍ ｄ ｅ ｅ ｇ ｎ ｇ ａ ｂ ｘ； ｌ — ｏ ｙ ｄ ｎ ｍｉｓ； Ｅ ｏ ｅ ｒ ｉ
旋转弹链传动系统动力学仿真与振动分析
动力系统的振动与控制研究
动力系统的振动与控制研究动力学是研究物体在受到外力的作用下所表现出来的运动规律的学科，它具有广泛的理论和应用价值。
在物理学、力学、数学、工程等领域中，动力学都扮演着重要的角色。
在现代工程技术中，动力学的理论和方法应用最为广泛，尤其是在控制科学与技术领域中，动力系统的振动与控制研究已经成为一个极具前景和发展潜力的研究主题。
动力系统的振动表现在物体围绕平衡位置做的周期运动。
控制具有干扰、噪音抑制、轨道跟踪等用途。
在恰当的条件下，振动可以引起自激振荡现象。
另外，非线性动力系统中还存在各种奇异现象，如分岔、混沌、奇异吸引等。
控制的任务是优化系统的性能，并且通过设计适当的控制器实现对系统的稳定控制和混沌抑制控制。
在动力系统的振动与控制研究中，常采用数学建模和仿真验证的方法，以分析和预测动态行为。
依据系统的特点和应用的需求，可使用不同的数学工具和方法。
其中常用的方法有频率响应法、时域方法、进化计算、优化算法、神经网络等。
频率响应法是一种基于系统的输入-输出关系分析系统性质的方法，利用系统的传递函数研究振动特性与控制方法，可以在系统中引入稳定补偿器以实现对系统的稳定控制。
时域方法则是基于系统变量与时间的函数关系来分析系统动态行为的方法。
其中，最常用的方法是状态空间描述法，通过设计状态反馈控制器或者输出反馈控制器来实现对系统的稳定控制。
进化计算和优化算法是通过搜索算法来对系统进行优化设计，从而实现系统的优化控制。
神经网络则是模拟大脑神经元网络的数学模型，通过学习训练和自适应学习能力，实现对系统的控制。
动力系统的振动与控制研究应用广泛，如机械传动系统、电力系统、化学反应器、交通运输、土木工程、航空航天、生物医学等。
在机械振动领域中，动力系统的振动表现为磨损、失效和结构破坏等问题，因此需要对系统的进行振动控制。
电力系统中，动力系统的振动则表现为电力负荷的波动和电力网剧烈的频谱变化，此时需要对系统进行电力控制。
而在生物医学领域中，动力系统的振动则表现为脑神经信号的异常兴奋和身体感觉的失控，因此需要对系统进行生物医学控制。
机械传动系统中的齿轮噪音与振动分析
机械传动系统中的齿轮噪音与振动分析引言在现代工业生产中，机械传动系统扮演着重要的角色，用于将动力从一个装置传递到另一个装置。
然而，随着机械传动系统的运转，齿轮噪音与振动问题会逐渐显现。
这些问题不仅会降低机械系统的工作效率，还可能影响工作环境和操作员的健康。
因此，深入了解机械传动系统中的齿轮噪音与振动分析，对于改善机械系统的工作性能至关重要。
一、齿轮噪音的成因分析齿轮噪音是指机械传动装置中齿轮的运动过程中产生的声音。
其主要成因包括以下几个方面。
1.1 齿轮啮合不均匀齿轮啮合不均匀是产生噪音的主要原因之一。
这种不均匀可能由齿轮制造过程中的误差、齿轮磨损等因素引起。
当齿轮啮合不均匀时，会引起冲击载荷，导致噪音产生和振动增加。
1.2 齿轮渐开线误差齿轮的渐开线误差是指齿轮齿面曲线不完全符合正常渐开线的情况。
这种误差会导致齿轮在啮合过程中产生振动和噪音。
1.3 齿轮材料与硬度问题齿轮的材料和硬度也会对噪音产生影响。
如果齿轮材料的强度不足或硬度差异较大，就容易在啮合过程中产生振动和噪音。
二、齿轮振动的分析方法为了解决齿轮传动系统中的振动问题，需要采用适当的分析方法来评估和解决。
2.1 齿轮传动系统的模态分析模态分析是一种用于研究物体振动的方法。
在齿轮振动分析中，通过对齿轮系统进行模态分析，可以得到齿轮系统的固有频率和模态形态，进而评估系统的稳定性和预测系统的振动情况。
2.2 有限元分析有限元分析是一种应用广泛的结构分析方法。
在齿轮振动分析中，可以利用有限元分析来模拟齿轮系统的动态响应。
通过对齿轮系统进行有限元分析，可以预测系统的振动模式、频率响应和应力分布等信息，为振动问题的解决提供参考。
三、齿轮噪音与振动控制方法为了减少齿轮传动系统中的噪音与振动问题，可以采用以下控制方法。
3.1 齿轮润滑适当的齿轮润滑可以减少齿轮啮合过程中的摩擦和噪音。
选择合适的齿轮润滑剂，确保齿轮表面的润滑膜厚度，可以有效降低噪音的产生。
皮带传动系统的振动与噪声控制
皮带传动系统的振动与噪声控制皮带传动系统作为一种常见的动力传递方式，在工业生产中起着重要的作用。
然而，随着生产要求的提高和技术的发展，传动系统的振动和噪声问题逐渐引起人们的关注。
本文将就皮带传动系统的振动与噪声控制进行探讨，旨在提供一些有益的信息和解决方案。
首先我们来看振动的问题。
皮带传动系统在运转过程中，由于皮带自身的柔软性以及动力源的不稳定性，往往会产生不同程度的振动。
这种振动不仅会降低传动效率，还会加大设备的磨损，缩短使用寿命。
因此，控制振动成为提高传动系统工作效率和使用寿命的关键。
振动的控制可以从多个方面入手。
首先，我们可以采用合适的传动布置方式来减少振动。
例如，采用多级传动、串联多个传动装置等方式可以有效减小振动的幅度。
其次，我们还可以采用减振器来降低振动的传递。
减振器可以吸收或分散部分振动能量，减小振动的传递效果。
常见的减振器包括弹性支撑、减振垫等。
此外，选择合适的材料和设计合理的结构也是减小振动的有效手段。
通过降低传动系统的共振频率，可以减少振动的发生和传递。
除了振动的控制，噪声的控制同样重要。
传动系统的噪声主要来自两个方面：一是螺旋齿轮传动的啮合噪声，二是皮带和轮毂之间的摩擦噪声。
在这两个方面，我们都可以采取一些措施来降低噪声的产生。
对于螺旋齿轮传动的啮合噪声，我们可以通过选择合适的齿轮材料和设计合理的齿形参数来降低噪声的产生。
例如，采用渐开线齿形可以有效减小啮合噪声。
此外，齿轮的精密制造和正确安装也能够降低噪声的产生。
在实际运行中，我们还可以通过润滑剂的选择和加工工艺的改进来进一步降低噪声水平。
对于皮带和轮毂之间的摩擦噪声，我们同样可以通过合适的材料选择和设计优化来降低噪声的产生。
例如，选择摩擦系数较低的材料可以减少噪声的产生。
此外，合理调整皮带的张力和保持轮毂的表面光滑也能够改善噪声问题。
除了上述措施，我们还可以利用现代科技手段来实现振动和噪声的在线监测和控制。
通过在传动系统中安装传感器和监控装置，可以实时监测振动和噪声的情况，并及时采取相应的措施进行调整和优化。
压力机传动装置的传动轴的振动与冲击响应分析
压力机传动装置的传动轴的振动与冲击响应分析传动轴是压力机传动装置中非常重要的组成部分，其振动与冲击响应对于机械系统的运行稳定性和寿命起着关键作用。
本文将就压力机传动装置的传动轴振动与冲击响应进行分析，并探讨其对机械系统性能的影响。
一、传动轴振动的原因分析传动轴振动产生的原因有很多，主要包括以下几个方面：1. 不平衡力：由于设计或制造缺陷，传动轴上的零部件质量分布不均匀，或者装配不精确，使得传动轴在运转时产生不平衡的力矩，引起振动。
2. 不理想的传动系统结构：传动系统的刚性设计不当、承载能力不足或传动装置的松动等，都会导致传动轴的振动。
3. 外界激励：例如压力机的工作负荷、外界冲击或振动等因素，都会对传动轴产生激励作用，引起振动。
二、传动轴振动与冲击响应的分析方法为了准确分析传动轴的振动与冲击响应，可以采用以下几种方法：1. 理论分析法：通过建立传动轴的振动模型，利用振动方程或瞬态动力学分析方法，将传动轴的振动与冲击响应进行理论分析和计算。
2. 实验测量法：通过安装传感器在传动轴上，采集传动轴的振动信号，并通过信号处理和分析方法，提取振动特征参数，进而分析传动轴的振动与冲击响应。
3. 有限元分析法：借助有限元软件，建立传动轴的有限元模型，并进行振动与冲击仿真分析，得到传动轴的振动加速度、应力和形变等结果。
三、传动轴振动与冲击响应的影响因素传动轴的振动与冲击响应会对机械系统的性能造成一定的影响，其中影响因素主要包括：1. 传动轴的强度：传动轴的强度直接关系到其对振动和冲击的承受能力，强度越高，传动轴的振动与冲击响应越小。
2. 传动系统的非线性特性：传动系统的非线性特性会导致传动轴振动与冲击的非线性响应，使得振动参数发生变化。
3. 冲击载荷的频率与幅值：冲击载荷的频率和振幅对于传动轴的振动与冲击响应具有明显影响，频率越大、振幅越大，传动轴的振动与冲击响应越显著。
四、降低传动轴振动与冲击响应的方法为了降低传动轴的振动与冲击响应，可以采取以下几种方法：1. 设计优化：通过合理的结构设计、材料选用和制造工艺，提高传动轴的强度和刚度，降低振动与冲击响应。
传递矩阵法在动力传动系统扭振分析中的应用
Ａｐ ｌ ａ ｉ ｎ ｏ ａ ｓｅ ａ ｒｘ Ｍ ｅ ｈ ｄ ｉ ｈ ｃ ｅ Ｐｏ ｒ Ｔｒ ｉ Ｓ ｐ ｉ ｔｏ ｆ Ｔｒ ｎ ｆ ｒ Ｍ ｔ ｉ ｃ ｔ ｏ ｎ Ｖｅ ｉｌ ｗｅ ａ ｎ’
Ｔｏ ｓｏ ａ ｂ ａ ｉ ｎ Ａｎ ｌ ｓｓ ｒ ｉ ｎ ｌＶｉ ｒ ｔｏ ａ ｙ ｉ
收 稿 日期 ： ０ ９一ｌ ２０ １—１ ６
作者简介 ：冯栋梁 （９ ３一） １８ ，男 ，硕士研究生 ，研究 方向为车辆动力学仿 真技术
车 辆 与 动力 技 术
１ 关 于 Ｊ Ａ 语 言 Ａｖ
ＪＶ Ａ Ａ是一种高级的面向对象的程序设计语言， 自 １９ ９５年 由 Ｓｎ公 司推 出后 ，不 断 得 到发 展 和完 ｕ
冯 栋 梁 ， 魏来 生
（ 中国北方车辆研究所 ，北京 １０ ７ ） ００ ２
摘
要： 传递矩阵法实用性强 ，常用 于计算集总参数模型 的动态特性 ．Ａ Ａ语 言则 面 向对象 编程 ，且能方便地 ＪＶ
实现跨平 台运行 ．根据车辆动力传动系统扭振分 析 的特点 ，将 两者有机结 合 ，编制 了动 力传动系统扭振 分析程
பைடு நூலகம்
振 固有频 率和 振型 时 ，传递 矩 阵法只涉及 低 阶矩 阵
的运算 ，计算的工作量比起传统 的方法要少的多， 非 常适合用 计算 机编程 实现 ． 在建立动力传动系统的当量模型时 ，实质上采
用 的是一种 面 向对 象 的当量简 化 ，即把物理 结构上
车辆动力传动系统 的当量模 型呈现一种链状结构 ，
序 ，并 以某型车辆 的动力传动系统为例 ，完成 了其扭转振 动固有频率 、固有振型 的计算 ，应用过程 和结 果分析 充分说 明了程序 的准确性和实用性 ． 关键词 ：动力传动 系统 ；传递矩阵法 ；扭转振动 ；复杂分支系统 ；Ｊ Ｖ Ａ Ａ语 言
汽车系统动力学动力传动系统的扭振分析
解：
N=3，两端自由
M
L 1
M
R 3
0
第一单元只有圆盘J1 ，取 1L 1
L 1L
M
1
01
R 1 0 L 1
M
1
n2 J1
1
M
1
500n2
13
7.2扭振振动分析的传递矩阵法
进一步求得：
M
R
2
1
n2 J2
1
1
k2
J
2
2n
K2
M
R
1
1
1000n2
1
107 1
J1
gg
1
K1 (1
7
7.2扭振振动分析的传递矩阵法
多圆盘轴系统的扭振分析：由无质量的轴和有质量的圆盘组成。 如图所示的多轴圆盘轴系：
8
7.2扭振振动分析的传递矩阵法
取其中第i段进行分析：
R和L分别表示所考虑的点或场的右边和左边的状态量。
1)无质量轴的状态量
M
L i
MR i 1
iL
L i1
MR i1 ki
得场传递矩阵：
Ji
1
1
/ ki
J
2
in
ki
M
R
i1
状态量的关系可以从第1段的左边递推到第N段的右边，即：
R
M
N
TN L
Ti1TiTi1 L
L
T1
M
1
TT1211((nn22
) )
T12 T22
(n2 (n2
) )Biblioteka ML 111
7.2扭振振动分析的传递矩阵法
边界条件：如果两端自由的多圆盘轴系统，有
牵引电机传动系统噪声及振动分析
／－
ｔ
－＿
吵
：－ ＿ ｊ４ ／ － ０ｈ ￣ ｋ ……Ｉ ｍ
｝‘ 【 Ｉ — ＿ ｈ
图 ３ Ｍｉ０ 噪 声频 谱 图 ｃ １
图 ４ Ｍｉ ０ 噪 声 频 谱 图 ｃ２
牵引 电机传动 系统噪声 及振动 分析
ｌ０ ８ ８ Ｏ ７ Ｏ
１ｌ ５
ＩＯ ６
１０ ４
∞
６ ０ ５ ０
要 Ｉ０ ２
㈣
望８ ０
６ ０
４ ０
菩４ ｏ
３ ０
２ ０ １ ０ Ｏ
从 图 ３ 图４中可 以看 出 ： 和 （） １ 随转速 的变化 声压 级 曲线 有 明显的变 化 。
： ：
一
一
、 ＼
、
Ａ
ｌ
ｌ． －
． ， 、 、
、
：ｒ ，’ ， ． 一．
一
一
’ ～
１ －Ｈ ｍＩ
一
／
。
。
／ ・ ． 一 一 ， —
Ｅ ｍａ ：ｉ ｕ ｉ９ ５ １６ｃｒ — ｉ ｌｈ ａ１８ ＠ ２ ． ｎ ｌ ｓ ｏ
２１年６ ０１ 月
噪
声
与
振
动
控
制
第３ 期
攻等有 密切 关 系 。 电机 中 的磁通 进 入气 隙后 ， 在 会
子和转子 上产 生径 向力 、 向力矩和 轴 向力 ， 切 引起 刃向振 动和 轴 向振 动 。在很 多场 合 ， 们 会 引起 与 它
机 械 、 风等 三 种原 因产 生 。 由于 噪声和 振 动产 生 通
的原 因基 本 相似 ， 以主 要 对噪 声产 生 的种 类及 产 所
振动在汽车动力传动系统中的研究
振动在汽车动力传动系统中的研究作者：孙丽来源：《价值工程》2013年第16期摘要：汽车动力传动系统的主要振动形式包括弯曲振动和扭转振动，现阶段研究动力传动系弯曲振动的主要方法是试验模态分析和有限元分析法。
关于传动系统扭转振动方面的研究很多专家都获得了很大的成果并取得了一定的进步。
但限于分析条件，对汽车动力传动系弯-扭振动藕合的研究尚不完善。
因此，本文在研究动力传动系弯曲、扭转振动的的基础上，开展了弯-扭振动藕合特性影响的研究。
关键词：汽车动力传动系统；弯曲振动；扭转振动；弯-扭振动藕合中图分类号：U463.2 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2013）16-0053-020 引言发动机的动力经过汽车传动系传给驱动轮的同时，也把振动传送给了整个汽车。
汽车的振动和噪声的来源之一是汽车动力传动系。
弯曲振动和扭转振动除了自己的固有振动特性外还存在振动耦合。
弯曲振动、扭转振动及弯-扭振动藕合，影响车辆行驶平顺性，影响乘坐舒适性和缩短零部件使用寿命。
现代汽车正向着速度高、功率大的方向发展，然而，发动机震动幅度的增大是使汽车产生振动的主要原因，因此，探索汽车动力传动系的振动，对改变汽车的振动和噪声具有非常重要的实际意义。
1 弯曲振动在汽车动力传动系统中的研究产生并传递动力是汽车动力传动系的主要作用。
当动力传递系统的固有振动频率与激励频率一样或相差不多时就会产生弯曲共振，这就是动力传动系的弯曲振动。
发动机的一、二阶转速是产生弯曲振动的主要激励因素。
传动轴产生弯曲、止口跳动等会使传动轴的旋转平衡度和同轴度不符合要求也是引起弯曲振动的原因。
提高加工精度可以减小和消除旋转不平衡和不同轴度。
汽车的动力传递过程永远会产生引起弯曲振动的激励。
所以，探索汽车动力传动系弯曲振动特性的有效措施就是建立力学模型。
多自由度力学模型在[2]中被建立了，对多自由度模型研究发现造成动力传动系弯曲振动的重要因素视发动机运动零件往复质量惯性力和传动轴的不平衡，在大量实验中测得有关技术参数值，并计算出了系统的固有频率和振型。
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式中，T0为平均转矩；
ω 为发动机曲轴角速度；
k为阶数，对于四冲程发动机，k=0.5,1,1.5……；
马 天 飞
Tk和α k分别为第k阶简谐分量的幅值和初相位。
3
汽
车 系 统 动 力 学
系统的激励源
对于多缸发动机，其激振转矩等于各缸转矩的和。 以四冲程六缸发动机为例，三阶谐量不能相互抵消， 将激发传动系统的扭转振动。 其他低阶谐量的和矢量为零。
马 天 飞
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固有频率与振型分析
汽
车 系 统 动 力 学
系统频率响应分析
汽车平动质量当量角加速度频率响应特性
固有频率处出现了明显的共振尖峰；
增加各扭转模态的阻尼，可以有效地降低共振幅值。
马 天 飞
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汽
车 系 统 动 力 学
发动机临界转速
当发动机转矩主谐量的频率与扭振系统固有频率一致 时，系统便发生共振； 引起共振时的发动机转速称为发动机的临界转速。
汽
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第七章
动力传动系统的振动分析
马 天 飞
1
汽
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第一节
扭转系统的激振源
动力传动系统的扭振模型
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2
汽
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系统的激励源
发动机输出的交变力矩是导致整个传动系统产生扭转 振动的主要原因。 单个气缸对曲轴产生的转矩
T T0 Tk sin (kωt αk )
可以求出扭振系统的固有频率和所对应的振型。 该货车四档模态分析结果如表7-2。 振型向量表示的是各自由度同步运动的幅值比。
马 天 飞
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固有频率与振型分析
汽
车 系 统 动 力 学
三节点振型图分析 振型图中振幅为零的质点称为节点。
节点处振幅最小，扭转切应力最大，是危险截面。
由振型图可知危险截面所在的部件。 本例节点位于变速器一轴处、半轴处和驱动轮处。 低阶振型的节点都位于传动系统上。
汽
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当量转动惯量的计算
不同转速零部件的转动惯量换算成与曲轴同转速条件下 的转动惯量。 车辆平动质量的当量转动惯量
2 2 J14 mt rd2 / ig i0
当量扭转刚度的计算
两圆盘间弹性轴的当量扭转刚度K，可根据实际扭转刚 度，按照弹性变形能相等的原则计算。
ne,c 30 f t / k
式中，ft为传动系统固有频率；
k为主谐量的阶数。 发动机激励转矩高阶谐量的幅值较小，共振相对较弱； 高阶模态的频率较高，其共振激励的幅值也就较小， 危害也较小。
马 天 飞
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发动机临界转速
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研究表明，对于四冲程发动机而言， 六缸机的3阶主谐量和四缸机的2阶主谐量往往能够 激起传动系统的三节点振型（与3阶模态相对应）。 此时的共振幅值达到最大值。 振型图中节点处的振型线越陡，承受的共振载荷就 越大。
在本例的三节点振型中，飞轮与变速器一轴间的轴段振 型线最陡，说明共振载荷最大。
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第三节
Hale Waihona Puke 动力传动系统的减振措施 基本原理
调整系统固有频率 改变远离节点处（如：飞轮）的转动惯量； 改变某些轴段处的扭转刚度，如采用弹性联轴器。 提高阻尼以衰减共振振幅 液力耦合器和液力变矩器具有良好的阻尼特性
轮胎、轮辋等旋转部件的不平衡质量，不平路面的激 励均可引起传动系统的扭振。
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第二节
扭转系统模型与分析
扭振系统力学模型
首端与发动机相连，末端通过弹性轮胎与车辆平动质 量相连。 忽略系统阻尼，成为多个刚度圆盘弹性连接的无阻尼 振动系统。
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扭振系统力学模型
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动力传动系统的减振措施
扭转减振器 降低扭转刚度，提高系统阻尼； 采用多组弹簧，使其扭转刚度在不同转速下是不同 的，移频效果较好；
双质量飞轮
通过附加质量的弹性连接， 可大幅衰减振动； 降低了系统固有频率，避免 了柴油机怠速共振。
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半轴轴段的当量扭转刚度
2 2 / ig K12 K12 i0
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车 系 统 动 力 学
扭振系统动力学方程
马 天 飞
矩阵形式的动力学方程
Cθ Kθ N Jθ
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车 系 统 动 力 学
固有频率与振型分析
对于系统无阻尼自由振动方程
Kθ 0 Jθ
由此推断，
阶数为3的整数倍的旋转矢量同相； 这些简谐分量称为主谐量；
其阶数称为主谐数。
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最低主阶数等于发动机曲轴每一转的点火次数。
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系统的激励源
传动系的其他激励 变速器激励是由齿轮啮合过程中的载荷波动引起的。 不等速万向节在传递转矩时，输出转矩将产生周期性 波动。