車輛動力學(xué)傳動系統(tǒng)扭振建模與求解

1、車輛動力學(xué)傳動系統(tǒng)扭振建模與求解發(fā)動機單缸激勵力矩發(fā)動機單缸激勵力矩cos)sin(42gpRDMcos)sin()2cos(cos22jjRmMegjMMM二、單缸發(fā)動機激勵簡諧分析二、單缸發(fā)動機激勵簡諧分析回顧回顧:1.簡諧分析簡諧分析10)sincos(vvvvbvaM01sin()evvvMMMv22vvvbaM20cos1dv)(fav20sin1dv)(fbvvvvbatg200)(21dfM二、單缸發(fā)動機激勵簡諧分析二、單缸發(fā)動機激勵簡諧分析2/rrrtrMMM)(sin0e20.5,1,1.5,r第三章 發(fā)動機建模 二、單缸發(fā)動機激勵簡諧分析二、單缸發(fā)動機激勵簡諧分析10e)(

2、sinvvvtvMMM對二沖程發(fā)動機：對二沖程發(fā)動機：對四沖程發(fā)動機：對四沖程發(fā)動機：1,2,3,4r對二沖程發(fā)動機：對二沖程發(fā)動機：對四沖程發(fā)動機：對四沖程發(fā)動機：諧次諧次2.諧次的概念諧次的概念二、多缸發(fā)動機激勵簡諧分析二、多缸發(fā)動機激勵簡諧分析直列四缸機曲柄排列及曲柄端面圖直列四缸機曲柄排列及曲柄端面圖1.多缸機曲柄端面圖多缸機曲柄端面圖直列四沖程六缸發(fā)動機曲軸曲拐布置直列四沖程六缸發(fā)動機曲軸曲拐布置二、多缸發(fā)動機激勵簡諧分析二、多缸發(fā)動機激勵簡諧分析二、多缸發(fā)動機激勵簡諧分析二、多缸發(fā)動機激勵簡諧分析2.多缸機輸出轉(zhuǎn)矩多缸機輸出轉(zhuǎn)矩例如：例如：二、多缸發(fā)動機激勵簡諧分析二、多缸發(fā)動機激

3、勵簡諧分析2cos2rMMrrrrr21合成激勵力矩為：合成激勵力矩為：V形汽缸左右缸合成激勵形汽缸左右缸合成激勵特例：特例：3.多缸發(fā)動機相位差多缸發(fā)動機相位差 各氣缸與第一發(fā)火氣缸的同諧次力矩相位差為： 第2缸與第1缸的相位差； 第3缸與第1缸的相位差； 第 i 缸與第1缸的相位差。12,r13,r1 , ir二、多缸發(fā)動機激勵簡諧分析二、多缸發(fā)動機激勵簡諧分析發(fā)動機多缸激勵力矩發(fā)動機多缸激勵力矩4.基本矢量圖基本矢量圖 例：已知四沖程六缸發(fā)動機發(fā)火順序為：153624,360,240,1206, 13 , 15 , 1600,4804, 12, 1二、多缸發(fā)動機激勵簡諧分析二、多缸發(fā)動機

4、激勵簡諧分析5 . 0r 7 , 4 ,5 . 1r8 , 5 ,5 . 8 , 5 . 5 ,9 , 6 ,26, 1M43,M25,M強強簡簡諧諧主主簡簡諧諧5 . 6 , 5 . 3 ,1r5 . 7 , 5 . 4 ,2r3r5 . 2r1.發(fā)動機扭振模型發(fā)動機扭振模型三、動力傳動系統(tǒng)扭振模型三、動力傳動系統(tǒng)扭振模型無分支結(jié)構(gòu)無分支結(jié)構(gòu)2.動力傳動系統(tǒng)扭振模型結(jié)構(gòu)動力傳動系統(tǒng)扭振模型結(jié)構(gòu)三、動力傳動系統(tǒng)扭振模型三、動力傳動系統(tǒng)扭振模型分支結(jié)構(gòu)分支結(jié)構(gòu)三、動力傳動系統(tǒng)扭振模型三、動力傳動系統(tǒng)扭振模型復(fù)雜分支結(jié)構(gòu)復(fù)雜分支結(jié)構(gòu)三、動力傳動系統(tǒng)扭振模型三、動力傳動系統(tǒng)扭振模型實例實例三、動力傳

5、動系統(tǒng)扭振模型三、動力傳動系統(tǒng)扭振模型三、動力傳動系統(tǒng)扭振模型三、動力傳動系統(tǒng)扭振模型發(fā)動機扭轉(zhuǎn)減振器結(jié)構(gòu)發(fā)動機扭轉(zhuǎn)減振器結(jié)構(gòu)三、動力傳動系統(tǒng)扭振模型三、動力傳動系統(tǒng)扭振模型3.模型參數(shù)模型參數(shù)傳動系統(tǒng)扭轉(zhuǎn)減振器和聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)傳動系統(tǒng)扭轉(zhuǎn)減振器和聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)(a)離合器從動盤式扭轉(zhuǎn)減振器離合器從動盤式扭轉(zhuǎn)減振器（b）雙質(zhì)量飛輪式扭轉(zhuǎn)減振器）雙質(zhì)量飛輪式扭轉(zhuǎn)減振器三、動力傳動系統(tǒng)扭振模型三、動力傳動系統(tǒng)扭振模型2ezARkC 3.模型參數(shù)模型參數(shù)JC z線性公式：第四章 傳動系統(tǒng)建模 理論形式阻尼系數(shù)公式：2dKC1)1)發(fā)動機阻尼系數(shù)發(fā)動機阻尼系數(shù) 三、動力傳動系統(tǒng)扭振模型三、動力傳動系統(tǒng)扭振模型

6、2 /dJC 2)2)扭轉(zhuǎn)減振器阻尼系數(shù)扭轉(zhuǎn)減振器阻尼系數(shù) 橡膠減振器： 橡膠硅油減振器： 純硅油減振器：/2dKCKC02.03)3)軸段阻尼系數(shù)：軸段阻尼系數(shù)：0000 )27. 01 . 1 (0 )37. 01 (ssdkkk0000013.03.007.0)5.02.0()1.102.0(ddKC () ()0t t J 4)4)蓋斯林格聯(lián)軸器蓋斯林格聯(lián)軸器四、動力傳動系統(tǒng)自由振動計算四、動力傳動系統(tǒng)自由振動計算 ()( )0jjtKJ 1.無阻尼自由振動計算無阻尼自由振動計算|0jKJ6 0mefnr為系統(tǒng)第 j 階實模態(tài)振型 ju為系統(tǒng)實模態(tài)特征值jju() ()j jt g t

7、u()0jjKJ ujjj固有頻率為臨界轉(zhuǎn)速臨界轉(zhuǎn)速6 0emrnf發(fā)動機激勵由無數(shù)簡諧成份組成，某發(fā)動機激勵由無數(shù)簡諧成份組成，某一自振頻率在不同轉(zhuǎn)速下，將與不同一自振頻率在不同轉(zhuǎn)速下，將與不同諧次的激勵力矩發(fā)生共振，因而在發(fā)諧次的激勵力矩發(fā)生共振，因而在發(fā)動機轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，將產(chǎn)生無數(shù)個共振動機轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，將產(chǎn)生無數(shù)個共振點，即存在多個臨界轉(zhuǎn)速。點，即存在多個臨界轉(zhuǎn)速。 en只考慮主簡諧、強簡諧激勵。只考慮主簡諧、強簡諧激勵。 只考慮低頻振動涉及的臨界轉(zhuǎn)速。只考慮低頻振動涉及的臨界轉(zhuǎn)速。 固有頻率，Hz四、動力傳動系統(tǒng)自由振動計算四、動力傳動系統(tǒng)自由振動計算 固有頻率固有頻率激勵頻率激勵頻率臨

8、界轉(zhuǎn)速臨界轉(zhuǎn)速 0 ) ( ) ( ) ( ttt KCJ 第第3階振型圖階振型圖 3個節(jié)點分別位于質(zhì)量點個節(jié)點分別位于質(zhì)量點5和和6、13和和14及及23和和24之間之間 振型振型四、動力傳動系統(tǒng)自由振動計算四、動力傳動系統(tǒng)自由振動計算 0000 JKJJCnnnnnn,2221112221112.阻尼自由振動計算（一般粘性阻尼系統(tǒng)阻尼自由振動計算（一般粘性阻尼系統(tǒng) ）()0j jA B XT X，0JJCAJKB00) () () () (ttttMKCJ 四、動力傳動系統(tǒng)自由振動計算四、動力傳動系統(tǒng)自由振動計算 ( )( )(cossin)jjrrjjrrrMtMtartbrtT00)(

9、tMm)sin()()()()(22rkrrkrkrrkktrYXtt22rrrrrrrrKJCCKJXAYB122rrrrrrrrKJCCKABJXY)sin(| |sincos) (rkrkrkrkrkt rt rYt rXtrkrkrkXYtanarc() c o s s i nrrtrt rt rXY)()()()(21tMtMtMtjM發(fā)動機第發(fā)動機第r次激勵力矩的余弦、正弦分量次激勵力矩的余弦、正弦分量 ( )cossinrrrtr tr tAMB發(fā)動機第發(fā)動機第r次激勵力矩下響應(yīng)的余弦、正弦分量次激勵力矩下響應(yīng)的余弦、正弦分量 五、動力傳動系統(tǒng)強迫振動計算五、動力傳動系統(tǒng)強迫振動

10、計算 ?( )( )(cossin)jjrrjjrrrMtMtartbrtrrhrhhhKM)(1AhAhhWM60080010001200140016001800200022002400260000.020.040.060.080.10.120.140.160.180.20.51.52.02.54.03.5第1質(zhì)量點各階幅值及總幅值變化曲線ne(r/min)deg質(zhì)量點綜合扭振幅值質(zhì)量點綜合扭振幅值：軸段附加轉(zhuǎn)矩軸段附加轉(zhuǎn)矩：軸段附加扭轉(zhuǎn)應(yīng)力軸段附加扭轉(zhuǎn)應(yīng)力：五、動力傳動系統(tǒng)強迫振動計算五、動力傳動系統(tǒng)強迫振動計算 600800100012001400160018002000220024002600050100150200250300350第8和第9質(zhì)量點間軸段(中間軸)各諧次及合成附加應(yīng)力變化曲線2.02.54.03.5發(fā)動機轉(zhuǎn)速ne(r/min)附加應(yīng)力(MPa)振幅600800100012001400160018002000220024002600051015202530354045500.51.01.53.02.02.54.03.55.0第2和第3質(zhì)量點間軸段(曲軸)各諧次及合成附加扭矩變化曲線ne(r/min)M(KNm)附加應(yīng)力附加轉(zhuǎn)矩五、動力傳動系統(tǒng)強迫振動計算五、動力傳動系統(tǒng)強迫振動計算 rad/ Nm106