文 献 综 述
1 研究背景
在排放法规日趋严格的今天,汽车企业也越来越倾向于采用缸数较少的直列小排量涡轮增压发动机,这也导致了传动系统扭转振动比较严重。传动系统的扭振会对变速器齿轮造成冲击,可能导致零件的损坏。同时振动和噪音传到驾驶舱,也会对司机和乘客的驾乘体验造成严重影响。特别是当发动机在某一转速下的激励频率与传动系统某一阶固有频率接近,造成共振时,振动将十分严重,并且随着小型化发动机和涡轮增压技术的广泛应用,提升了低转速下发动机的输出扭矩,导致扭转振动问题更加严峻。因此,研究一种可靠的传动系统扭转振动减振器具有十分现实的意义[1-2]。离心摆式减振器由于其离心力的作用,可最大程度地减少所有发动机转速范围内的主阶振动。国外对该领域在理论研究和投产应用方面都比较成熟,但国内的CPA研发项目还处于探索期,属前沿领域。因此,研究离心摆式减振器的结构设计方法和隔振特性具有重要的指导意义[3]。
2 双质量飞轮的结构原理
根据发动机发展趋势,发动机动力传动系统共振转速同样移向更高的转速区域,导致共振区在正常车辆行驶转速区域范围内。为了让传统扭转减振器达到更好减振效果,双质量飞轮将是首选,它能有效减小变速箱后端轴系的扭转振动[4]。
其在结构上只是将铸件飞轮的转动惯量一分为二,并按照一定的比例关系分配给主、副飞轮。靠近发动机一侧的飞轮被称为主飞轮,靠近变速器一侧的飞轮被称为副飞轮。将扭振减振器安装在主、副飞轮之间,连接主、副飞轮。这样既可以节省空间,又可以使弹性系统具有低刚度,大扭转角的特点。由于降低了减振器的扭转刚度以及转动惯量的一分为二,因此会降低动力传动系统的固有频率,进而使之远离发动机的共振频率,避免系统共振,降低噪声,提高零部件的使用寿命。在实际应用过程中,通过对双质量飞轮的的扭转特性进行选择与优化,确定其最佳的性能参数。优化的性能参数可以使扭转共振现象出现在车辆行驶怠速范围转速以下,确保车辆正常行驶过程中不会发生共振,并且可以使扭振减振器具有理想的吸振能力[5]。
3 国内外研究情况
20世纪初,随着内燃机汽车的发展,汽车传动系扭振现象引起了关注,并逐步展开了深入的研究。Geiger使用扭转振动测振仪测量轴系扭转振动,表明发动机的扭转振动研究进入了试验分析阶段[6]。20世纪60年代开始,随着发动机朝着高扭矩的方向发展,发动机的激励不断增大,传动系的扭振更为剧烈,断轴等安全问题不断发生,并且因扭振产生的噪音更为严重。这就推动了对扭振问题的深入研究,并且引入了在这一时期高速发展的计算机技术,出现了传递矩阵法、系统矩阵法、有限元法和模态分析等计算方法[7-8]。
21世纪初,外国学者对离心摆式减振器降低发动机振动进行了研究,发现使用离心摆式减震器能够有效地减少汽车周期性扭转振动,并进行了离心摆式减振器转子扭转振动的非线性实验。在理论分析中,在摆的振幅大的前提下考虑了非线性特性,此外,还提出了各种方法来抑制这些二次振动,并表明可以在整个转速范围内将扭转振动抑制到基本上为零的振幅水平[9-11]。
Rao Manchi,Sujatha C在激发频率和不同的动态轴向力水平下分析了溶液的稳定性特征。将分析结果与一组完整的非线性方程的数值模拟进行比较。通过在后轮驱动车辆的差速器法兰上使用CPAVA,实验证明了离心摆式轴向减振器(CPAVA)在减少差速器和乘员舱内主要的二阶纵向振动方面的性能。所提出的方法有助于设计CPAVA,以衰减多个更高阶数的旋转轴上的轴向振动[12]。
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