汽车扭振减振器迟滞非线性试验研究与疲劳寿命预测

摘要

扭振减振器作为汽车传动系减少振动、降低噪声的重要控制装置，是改善汽车发动机工作质量，提高其寿命的重要保证，它的实际工作特性直接影响着汽车乘坐的舒适性和运行的平顺性，更直接影响汽车传动系的传动特性。随着人们对汽车乘坐舒适性需求的日渐提高，对汽车传动系传动性能的要求也愈来愈高，目前离合器从动盘式扭振减振器已不能满足传动系减振降噪的现实需求，而双质量飞轮扭振减振器作为一种新式传动系减振器，以其优良的减振性能受到重视。在国内外轿车上应用广泛，但在国内由于受到各种因素的制约还不能量产，主要以引进的方式应用于中高级轿车。于是本文以与企业合作开发的一款新型轿车扭振减振器作为研究对象，主要做了下面一些工作：
　　首先介绍了汽车动力传动系振动状况，围绕扭振减振器在传动系减振降噪中发挥的重要作用，阐述了开展非线性振动系统辨识、减振器疲劳寿命预测的学术意义和工程意义，分析了动力学系统辨识、结构疲劳破坏的研究历史与进展，进而确定了以迟滞非线性减振器为对象的试验研究和以有限元疲劳分析为基础的疲劳寿命预测技术路线；
　　其次以动力学系统试验辨识理论为基础，介绍了进行系统辨识的主要工作内容和指导原则，阐述了几种迟滞非线性数学模型的建模方法、疲劳累积损伤理论以及疲劳寿命分析方法等理论，并以这些理论为基础指导减振器的试验研究和疲劳寿命预测工作；
　　再次根据系统辨识的基本步骤，以新型汽车扭振减振器为试验对象进行试验设计，并以扭转疲劳试验机为平台进行减振器动态扭转试验，应用正/逆傅里叶变换法对试验数据进行分析处理获得减振器扭转试验实际迟滞回线，并以此为基础，结合先验知识和减振器的结构特点及动力学特性，建立了减振器恢复力矩的双线性数学模型，通过一系列的计算分析，求出模型参数，最后通过理论和试验迟滞回线的实例比较，验证了数学模型及参数的有效性；
　　最后对减振器铆钉进行了有限元分析的前处理及各典型工况下的强度分析，根据材料S-N曲线的求解理论，介绍了计算减振器铆钉材料S-N曲线的方法，并以此为基础，应用有限元疲劳寿命分析方法，对减振器铆钉疲劳寿命进行预测，得到其疲劳寿命值，并用分析系统自身优化模块对疲劳寿命薄弱环节进行优化，提出相应的优化措施并进行疲劳寿命分析。

目录

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英文摘要

目录

1 绪 论

1.1 研究意义与背景

1.2 国内外研究现状

1.3本文主要研究工作

2 系统辨识与疲劳寿命相关理论

2.1 引言

2.2 动力学系统辨识

2.3 迟滞非线性数学模型

2.4 结构疲劳寿命分析方法

2.5 疲劳累积损伤理论

2.6 小结

3 扭振减振器动态试验研究

3.1 引言

3.2 常用减振器简介

3.3 新型汽车扭振减振器

3.4 试验设计

3.5 试验数据处理与分析

3.6 试验结果

3.7 小结

4 减振器阻尼及数学模型

4.1 引言

4.2 阻尼分类及其描述方法

4.4 双线性刚度模型

4.5 双线性混合阻尼模型

4.6 小结

5 减振器疲劳寿命预测

5.1 引言

5.2 有限元前后处理及疲劳软件简述

5.3 有限元模型

5.4 各工况下有限元分析

5.5 MSC.fatigue环境下的求解

5.6 疲劳寿命分析结果

5.7 疲劳寿命优化

5.8 小结

6 结论与展望

6.1 主要结论

6.2 后续展望

致谢

参考文献

附 录