汽车动力传动系统的扭转振动分析

摘要

汽车动力传动系统是由发动机、离合器、变速箱、传动轴以及后桥组成的复杂系统，它是扭转振动的重要来源之一。在当今汽车向高速度、大功率以及轻量化发展的同时，人们对汽车乘坐舒适性以及安全性的要求也不断提高，这就使得汽车动力传动系统扭振问题日益突出，因而对汽车动力传动系统扭转振动的研究就具有非常重要的实际意义。
　　 本文主要对某一商用车的动力传动系统进行扭振特性分析。首先在对轴系扭转振动理论的研究，把实车的动力传动系统进行简化，得到具有20个集中质量的离散化模型。然后通过对各个简化机构进行实体建模以及计算，得到各集中质量的当量转动惯量以及各集中质量间的当量扭转刚度。在AMESim仿真软件中建立动力传动系统的AMESim仿真模型，对发动机单机进行分析，得出装有原减振器的发动机模型自由端扭矩角为0.54°，超出了发动机允许的最大扭转角0.2°，并且其传递的扭矩的许用安全系数为0.87，小于1。最终得出结论原减振器设计的不合理是导致飞轮连接螺栓断裂的原因。通过把原硅油-橡胶减振器改为橡胶材料，并对改进后的发动机模型进行分析得到，自由端扭转角为0.115°，传递的扭矩的许用安全系数为1.53，满足发动机设计要求，飞轮连接螺栓断裂的故障也得到了解决。
　　 最后利用AMESim软件对整个动力传动系统进行仿真计算，得出自由振动状态下虽然2档第2、3和4阶固有频率落在发动机前6次谐振范围内，其对应的最低发动机转速为1364r/min，但是由于2档并非常用档位，一般在1300 r/min左右就开始换入高档位，所以可以适当的控制一下发动机转速，使之控制在1300r/min以内，进而有效地避免了共振故障。5档第2、3和4阶固有频率也落在发动机前6次谐振范围内，其对应的发动机最高转速为1987.2r/min。如果考虑到车辆在5档行驶时发动机转速一般都在2000r/min以上，一般可以认为系统不会产生扭转共振故障。另外在强迫振动状态下，分析可以得出在1200-2200r/min范围内，发动机扭转减振器轴段在1.5谐次激励下的扭转振动幅值最大，另外3谐次、4.5谐次以及7.5谐次激励下的扭振幅值也很明显

目录

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摘要

第1章 绪论

1．1 引言

1．2 汽车动力传动系统扭转振动的研究现状和发展

1．3 轴系扭振几种常用的求解方法及测试方法

1．3．1 Holzer表格法

1．3．2 传递矩阵法

1．3．3 模态分析技术

1．3．4 扭振的试验测试

1．4 本文主要研究内容

第2章 动力传动系统轴系扭振分析理论和计算方法

2．1 引言

2．2 轴系扭振计算的基本原理

2．2．1 轴系自由扭振计算的基本原理

2．2．2 轴系强迫扭振计算的基本原理

2．3 本章小结

第3章 动力传动系统扭振系统的简化与建模

3．1 引言

3．2 动力传动系统简化原则及方法

3．2．1 动力传动系统简化原则

3．2．2 扭振当量模型转动惯量的计算

3．2．3 扭振当量模型扭转刚度的计算

3．3 动力传动系统各部件参数的确定

3．3．1 发动机参数的确定

3．3．2 离合器及变速器参数的计算

3．3．3 传动轴系惯性参数的计算

3．3．4 驱后桥及后轮惯性参数的计算

3．4 扭振模型激励的计算

3．4．1 气缸内气体燃烧产生的激励力矩

3．4．2 运动部件的重力和惯性力产生的激振力矩

3．5 本章小结

第4章 发动机轴系扭振分析及改进措施

4．1 AMESim软件简介

4．2 利用AMESim软件建立发动机轴系扭振模型

4．3 发动机扭振分析

4．4 本章小结

第5章 动力传动系统扭振分析

5．1 动力传动系统自由振动分析

5．1．1 发动机曲轴轴系自由振动分析

5．1．2 动力传动系统轴系自由振动分析

5．2 动力传动系统强迫振动分析

5．3 本章小结

第6章 结论和展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

致谢