07_动力传动系统的振动分析PPT课件
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系
激起传动系统的三节点振型（与3阶模态相对应）。
统
动
➢此时的共振幅值达到最大值。
力
➢振型图中节点处的振型线越陡，承受的共振载荷就
学
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。
马 天 飞
13
汽 第三节 动力传动系统的减振措施
车
系 基本原理
统
➢调整系统固有频率
马 天 飞
10
固有频率与振型分析
汽 系统频率响应分析
车
➢汽车平动质量当量角加速度频率响应特性
系
统
➢固有频率处出现了明显的共振尖峰；
动
➢增加各扭转模态的阻尼，可以有效地降低共振幅值。
力
学
马 天 飞
11
汽 发动机临界转速
车
➢当发动机转矩主谐量的频率与扭振系统固有频率一致
系
时，系统便发生共振；
统
➢引起共振时的发动机转速称为发动机的临界转速。
汽
车
系 统
第七章
动
力 动力传动系统的振动分析
学
1
汽 第一节 扭转系统的激振源
车
系 动力传动系统的扭振模型
统 动 力 学
马 天 飞
2
汽 系统的激励源
车 ➢发动机输出的交变力矩是导致整个传动系统产生扭转
系 振动的主要原因。
统 ➢单个气缸对曲轴产生的转矩
动
力
T T0 Tk sin (kωt αk )
学
➢振型向量表示的是各自由度同步运动的幅值比。
马 天 飞
9
固有频率与振型分析
汽 三节点振型图分析
车
➢振型图中振幅为零的质点称为节点。
系
统 ➢节点处振幅最小，扭转切应力最大，是危险截面。
动 ➢由振型图可知危险截面所在的部件。
力
➢本例节点位于变速器一轴处、半轴处和驱动轮处。
学 ➢低阶振型的节点都位于传动系统上。
动 ➢其他低阶谐量的和矢量为零。
力 ➢由此推断，
学
➢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。
马
➢最低主阶数等于发动机曲轴每一转的点火次数。
天
飞
4
汽
系统的激励源
车 传动系的其他激励
系 ➢变速器激励是由齿轮啮合过程中的载荷波动引起的。
统
➢不等速万向节在传递转矩时，输出转矩将产生周期性 动 波动。
学
k 1
➢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
Tk和αk分别为第k阶简谐分量的幅值和初相位。
飞
3
汽
系统的激励源
车 对于多缸发动机，其激振转矩等于各缸转矩的和。
系 ➢以四冲程六缸发动机为例，三阶谐量不能相互抵消，
统 将激发传动系统的扭转振动。
力
➢轮胎、轮辋等旋转部件的不平衡质量，不平路面的激
学
励均可引起传动系统的扭振。
马 天 飞
5
汽 第二节 扭转系统模型与分析
车
系 扭振系统力学模型
统
➢首端与发动机相连，末端通过弹性轮胎与车辆平动质
动
量相连。
力
➢忽略系统阻尼，成为多个刚度圆盘弹性连接的无阻尼
学
振动系统。
马 天 飞
6
扭振系统力学模型
汽
K12 K12 / ig2i02
7
汽 扭振系统动力学方程
车 系 统 动 力 学
马
➢矩阵形式的动力学方程
天 飞
Jθ Cθ Kθ N
8
汽 固有频率与振型分析
车
➢对于系统无阻尼自由振动方程
系
Jθ Kθ 0
统
可以求出扭振系统的固有频率和所对应的振型。
动
力
➢该货车四档模态分析结果如表7-2。
动
➢改变远离节点处（如：飞轮）的转动惯量；
力
➢改变某些轴段处的扭转刚度，如采用弹性联轴器。
学
➢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
马 天 飞
14
写在最后
经常不断地学习,你就什么都知道。你知道得越多,你就越有力量 Study Constantly, And You Will Know Everything. The More
动
ne,c 30 ft /k
力
➢式中，ft为传动系统固有频率；
学
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，
马
危害也较小。
天
飞
12
发动机临界转速
汽 ➢研究表明，对于四冲程发动机而言，
车
➢六缸机的3阶主谐量和四缸机的2阶主谐量往往能够
车 当量转动惯量的计算
系
➢不同转速零部件的转动惯量换算成与曲轴同转速条件下
统
的转动惯量。
动
➢车辆平动质量的当量转动惯量
力
J14 mtrd2 / ig2i02
学
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，按照弹性百度文库形能相等的原则计算。
马 天 飞
➢半轴轴段的当量扭转刚度
You Know, The More Powerful You Will Be
谢谢你的到来
学习并没有结束，希望大家继续努力
Learning Is Not Over. I Hope You Will Continue To Work Hard
演讲人：XXXXXX 时 间：XX年XX月XX日
激起传动系统的三节点振型（与3阶模态相对应）。
统
动
➢此时的共振幅值达到最大值。
力
➢振型图中节点处的振型线越陡，承受的共振载荷就
学
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。
马 天 飞
13
汽 第三节 动力传动系统的减振措施
车
系 基本原理
统
➢调整系统固有频率
马 天 飞
10
固有频率与振型分析
汽 系统频率响应分析
车
➢汽车平动质量当量角加速度频率响应特性
系
统
➢固有频率处出现了明显的共振尖峰；
动
➢增加各扭转模态的阻尼，可以有效地降低共振幅值。
力
学
马 天 飞
11
汽 发动机临界转速
车
➢当发动机转矩主谐量的频率与扭振系统固有频率一致
系
时，系统便发生共振；
统
➢引起共振时的发动机转速称为发动机的临界转速。
汽
车
系 统
第七章
动
力 动力传动系统的振动分析
学
1
汽 第一节 扭转系统的激振源
车
系 动力传动系统的扭振模型
统 动 力 学
马 天 飞
2
汽 系统的激励源
车 ➢发动机输出的交变力矩是导致整个传动系统产生扭转
系 振动的主要原因。
统 ➢单个气缸对曲轴产生的转矩
动
力
T T0 Tk sin (kωt αk )
学
➢振型向量表示的是各自由度同步运动的幅值比。
马 天 飞
9
固有频率与振型分析
汽 三节点振型图分析
车
➢振型图中振幅为零的质点称为节点。
系
统 ➢节点处振幅最小，扭转切应力最大，是危险截面。
动 ➢由振型图可知危险截面所在的部件。
力
➢本例节点位于变速器一轴处、半轴处和驱动轮处。
学 ➢低阶振型的节点都位于传动系统上。
动 ➢其他低阶谐量的和矢量为零。
力 ➢由此推断，
学
➢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。
马
➢最低主阶数等于发动机曲轴每一转的点火次数。
天
飞
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汽
系统的激励源
车 传动系的其他激励
系 ➢变速器激励是由齿轮啮合过程中的载荷波动引起的。
统
➢不等速万向节在传递转矩时，输出转矩将产生周期性 动 波动。
学
k 1
➢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
Tk和αk分别为第k阶简谐分量的幅值和初相位。
飞
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汽
系统的激励源
车 对于多缸发动机，其激振转矩等于各缸转矩的和。
系 ➢以四冲程六缸发动机为例，三阶谐量不能相互抵消，
统 将激发传动系统的扭转振动。
力
➢轮胎、轮辋等旋转部件的不平衡质量，不平路面的激
学
励均可引起传动系统的扭振。
马 天 飞
5
汽 第二节 扭转系统模型与分析
车
系 扭振系统力学模型
统
➢首端与发动机相连，末端通过弹性轮胎与车辆平动质
动
量相连。
力
➢忽略系统阻尼，成为多个刚度圆盘弹性连接的无阻尼
学
振动系统。
马 天 飞
6
扭振系统力学模型
汽
K12 K12 / ig2i02
7
汽 扭振系统动力学方程
车 系 统 动 力 学
马
➢矩阵形式的动力学方程
天 飞
Jθ Cθ Kθ N
8
汽 固有频率与振型分析
车
➢对于系统无阻尼自由振动方程
系
Jθ Kθ 0
统
可以求出扭振系统的固有频率和所对应的振型。
动
力
➢该货车四档模态分析结果如表7-2。
动
➢改变远离节点处（如：飞轮）的转动惯量；
力
➢改变某些轴段处的扭转刚度，如采用弹性联轴器。
学
➢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
马 天 飞
14
写在最后
经常不断地学习,你就什么都知道。你知道得越多,你就越有力量 Study Constantly, And You Will Know Everything. The More
动
ne,c 30 ft /k
力
➢式中，ft为传动系统固有频率；
学
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，
马
危害也较小。
天
飞
12
发动机临界转速
汽 ➢研究表明，对于四冲程发动机而言，
车
➢六缸机的3阶主谐量和四缸机的2阶主谐量往往能够
车 当量转动惯量的计算
系
➢不同转速零部件的转动惯量换算成与曲轴同转速条件下
统
的转动惯量。
动
➢车辆平动质量的当量转动惯量
力
J14 mtrd2 / ig2i02
学
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，按照弹性百度文库形能相等的原则计算。
马 天 飞
➢半轴轴段的当量扭转刚度
You Know, The More Powerful You Will Be
谢谢你的到来
学习并没有结束，希望大家继续努力
Learning Is Not Over. I Hope You Will Continue To Work Hard
演讲人：XXXXXX 时 间：XX年XX月XX日