发动曲轴系统扭转振动建模与实测分析

建立了发动机曲轴系统扭转振动的集总参数模型,讨论集总参数模型中各个自由度转动惯量、刚度和阻尼系数的确定方法。利用集总参数模型计算分析曲轴系统的固有频率和在气缸压力的作用下曲轴前端的扭振。实验测试了一发动机曲轴系统的扭振,并与计算结果进行了对比分析。结果表明,曲轴系统的固有频率和曲轴前端扭振的计算结果与实测结果较为一致,证明了建立的模型和模型参数确定方法的正确性。曲轴扭振的建模方法和模型参数的确定方法可用于曲轴前端扭转减振器的设计。     

扭振对轴承受力及整机噪声影响的研究

针对曲轴扭转振动与整机辐射噪声问题,以某直列四缸发动机曲轴系统为研究对象,基于AVL Excite软件,在匹配扭振减振器(torsional vibration damper,TVD)与不匹配TVD两种情况下,采用弹性流体动力学模型轴承计算模型研究了曲轴扭振对机体所受激励与轴瓦表面压力分布的影响;并且在两种情况下,分别对曲轴扭振与车内噪声进行了试验测试,测试与主观评价表明,匹配TVD情况下曲轴扭振幅值降低,车内原有异响声明显改善。研究分析结果表明,扭振会使得曲轴模态频率附近范围内机体所受激励幅值增加,改变轴瓦表面载荷的幅值与分布规律,导致发动机乃至整车产生异响。     

基于遗传优化BP神经网络的发动机曲轴扭转减振器优化

发动机曲轴轴系的扭转振动会影响发动机的性能以及整车舒适度,对曲轴扭转减振器进行优化可有效降低曲轴扭转振动。首先,针对直列四缸汽油发动机曲轴轴系建立多自由度集总参数模型,求出不同谐次激振力矩响应的叠加结果;然后,以优化曲轴轴系扭振幅值为目标,建立曲轴扭转减振器优化设计的数学模型,应用遗传优化BP神经网络算法对扭转减振器进行优化;最后,在此基础上,将应用遗传优化BP神经网络算法和仅应用BP神经网络算法的优化结果进行对比,结果表明遗传优化BP神经网络模型的预测精度更高。将优化后的扭转减振器参数代入多自由度集总参数模型进行计算,得到与遗传优化BP神经网络算法预测值非常接近的曲轴轴系扭振幅值,进一步验证了遗传优化BP神经网络优化结果的准确性。     

基于失调理论的曲轴扭转减振器参数优化研究

针对某款发动机曲轴的扭转共振问题,提出了一种来源于模态惯量法的扭转减振器(torsional vibration damper,简称TVD)参数优化方法.将曲轴多自由度扭振模型等效成单自由度扭振模型,通过对Den Hartog的最优同调设计理论进行研究推广,提出了TVD失调与过调的概念.以此为理论依据,针对TVD与曲轴...     

发动机曲轴系统扭转振动计算方法及优化控制

以某一发动机曲轴系统为研究对象,建立了曲轴系统扭转振动的集总参数模型,并利用集总参数模型计算了曲轴前端在气缸压力作用下的扭转角位移;分析了减振器惯性质量绕曲轴中心线的转动惯量和扭转刚度对曲轴系统扭转振动的影响;最后,对扭转减振器进行了参数优化设计,并给出了优化结果.     

基于单目标解析法橡胶式扭转减振器建模分析

扭转减振器是削减发动机扭转振动的重要装置,其可有效削减扭转振动对曲轴及动力传递系统其他机构的影响。采用传统双扭摆模型搭建扭转减振器的数学模型,应用单目标设计解析法对橡胶式扭转减振器的结构参数、转动惯量、阻尼和扭转刚度进行分析设计。运用MATLAB和ADAMS对安装扭转减振器前后传动轴在发动机典型工况下的扭振特性进行对比分析;对安装减振器的传动系统减振效果进行分析。结果表明:对于所研究的系统,安装橡胶式扭转减振器的传动轴扭振振幅在许用范围内波动均匀,保证传动轴的可靠安全运行;且在发动机临界转速和最大功率时,减振器将传动轴的扭振角位移控制在许用振幅以下,橡胶式扭振减振器能够达到更好的减振效果。     

基于有限单元法发动机曲轴橡胶扭转减振器分析

发动机曲轴轴系扭转振动不仅影响整机的运行安全,也是NVH分析的重要内容。针对某直列四缸发动机曲轴轴系进行研究,采用多种方法对扭转振动特性进行分析,分为自由振动、约束模态、激励强迫谐振等工况;在此分析的基础上,对橡胶减振器的性能参数和结构参数进行分析设计,并对安装扭转减振器后,曲轴轴系的扭转振动幅频特性进行分析,以检验减振效果。结果可知：理论分析、有限元模型分析表明,曲轴轴系扭转振动的前三阶固有频率为阶次328Hz、789Hz、2029Hz;有限元分析结果略大,但二者数值基本一致;在发动机轴系的二阶自振频率值处出现了较大的共振振幅;在主谐次下出现的最大振幅值要比次主谐次下的大一个数量级;加装扭振减振器的曲轴轴系,无论是主谐次激振力矩还是次主谐次激振力矩下,振幅值在二阶自振频率附近处都已经基本消失;而二阶振幅的最大值处虽然改变位置,最大幅值下降程度也很明显;表明扭转减振器的减振效果比较明显,为此类设计提供参考。     

汽车发动机曲轴纵向振动的研究

在发动机运转时,柔韧性和周期性的转矩对发动机轴的时刻有曲轴的作用扭转振动。轴系扭振能承受交变应力,但疲劳的积累就会造成曲轴的突然断裂。再加上较低的固有频率扭转振动,容易引起共鸣,进而引起大的噪音,它的其他部分磨损加剧,甚至可能发生再次断裂等严重损坏发动机曲轴事故。安装曲轴扭振减振器是曲轴扭振控制的主要措施,通过对发动机曲轴扭振分析,采用合理有效的方式来设计配套曲轴扭振减振器具有十分重要的意义。     

应用最优经典设计法设计曲轴扭转减振器

发动机曲轴系统的扭转振动是引发发动机振动造成断裂的重要因素,以某30T工程车辆直列四缸发动机曲轴轴系作为研究对象,建立曲轴轴系的ANSYS有限单元模型,基于模型分析轴系的扭转振动的固有振动和强迫振动特性,获得常用转速范围内的主谐次与次主谐次及对应发动机转速,结合最优经典设计方法对曲轴扭转减振器的参数进行设计,基于有限单元模型验证不同工况下减振器的减振效果;结果表明所设计减振器减振效果良好,为同类车辆发动机曲轴系统的扭转振动分析、扭转减振器的设计及分析提供参考。     

直列四缸发动机曲轴扭转振动固有特性分析

准确分析发动机曲轴扭转固有特性是曲轴扭振减振器设计的基础,以某四缸汽油发动机曲轴轴系为研究对象,分别用基于有限元模型和集总参数模型模态分析法计算曲轴轴系扭转固有特性。对建立曲轴轴系有限元模型方法,特别是活塞连杆机构的几种等效方法及集总参数模型中曲轴各段扭转刚度有限元全模型计算方法进行分析;对不同方法获得固有特性进行对比。结果表明:基于连杆轴颈中央截面分段直接刚度计算法和基于连杆轴颈和主轴颈中央截面分段然后串联间接法两种途径计算的曲轴各段扭转刚度一致性好,精度满足工程要求;基于集总参数模型与有限元模型的扭转固有特性分析结果一致,这两种方法是统一的,可直接应用于工程分析或研究工作。     

硅油-橡胶复合阻尼式扭转减振器的设计方法及实验分析

降低发动机扭转振动的方法之一是加装曲轴扭转减振器。而传统的纯橡胶阻尼式曲轴扭转减振器由于其橡胶材料的滞后角普遍较小,因此不能在较宽的频域范围内提供适当的阻尼,导致其减振、隔振的效果较差。介绍了硅油-橡胶复合阻尼式扭转减振器的结构,建立了该扭转减振器的力学模型并提出了基于粒子群优化方法的设计参数优化方法。计算结果表明,优化后的系统中曲轴的扭转振动幅值降低,并通过实验验证了硅油-橡胶复合阻尼式扭转减振器控制发动机曲轴扭转振动的有效性。     

基于ADAMS车辆橡胶式扭转减振器特性分析

运用传统的双扭摆模型进行数学建模,应用单目标设计的解析法,设计了具有适合参数的橡胶式减振器,确定了转动惯量、阻尼和扭转刚度。运用MATLAB数学计算、绘图函数和ADAMS动力学仿真软件分别对减振前后的传动轴在发动机各种工况下的扭振特性进行比较和分析。首先编制程序绘制发动机典型工况下加装减振前后的传动轴的扭振响应对比图;其次采用ADAMS虚拟样机仿真的方法对安装有减振器的传动系统进行实体建模和仿真。计算结果表明,对于所研究的系统而言,橡胶式扭振减振器传动轴的扭振振幅在许用范围内波动均匀,保证传动轴的可靠安全运行。并且在发动机临界转速和最大功率时,减振器将传动轴的扭振角位移控制在了许用振幅以下,橡胶式扭振减振器能够达到更好的减振效果。     

发动机变惯量曲轴系统1∶1∶1共振分岔分析

为了进一步对发动机实施节能抗振降噪优化处理,深入研究变惯量参数对内燃机曲轴系统扭振分岔特性的影响。利用描述发动机曲轴扭转振动的非线性动力学方程,针对转动频率、不平衡激励频率及固有频率之间关系为1:1:1时的情况,分别利用多尺度法得到并分析了描述系统稳态振动的平均方程。并以某型号发动机为例,得到了不同参数状态下,该发动机曲轴的扭振分岔情况,为其系统性优化设计提供理论依据。     

双级串联式扭转减振器特性及其固有频率测试

介绍一种双级串联式扭转减振器结构,对比分析了当扭转减振器总的转动惯量一定、刚度参数最优时,双级串联式扭转减振器与单级、两级并联式扭转减振器对主系统的减振效果。讨论当曲轴系统等效转动惯量和扭转刚度变化时,双级串联式扭转减振器相比其他两种减振器对主系统减振效果的鲁棒特性;给出了双级串联式扭转减振器各级固有频率的测试与计算方法,并进行了测试分析。     

基于发动机曲轴轴系激振力矩减振器设计分析

曲轴扭转振动是发动机振动噪声的主要来源,对其加装减振装置可有效降低噪声并延长设备使用寿命。针对发动机激振力矩的来源进行分析。对激振力矩进行谐次分析,分析如何在无发动机动特性曲线的情况下得到发动机各谐次激振力矩的幅值与相位差。获得发动机转速范围内的主谐次与次主谐次激振力矩,基于激励力矩分析结果,设计硅油橡胶减振器主要参数,基于扭转振动测试台对减震器的减振效果进行分析,对比分析结果可知:根据根据轴系固有频率特性,在转速范围内主、次谐次为6谐次与5谐次;设计的硅油橡胶减振器,将轴系5、6谐次的扭振振幅最大值降低了51%以上;在发动机怠速工况下,前4谐次的振幅明显减小;试验结果表明所采用分析方法和设计过程的准确性,为此类设计研究提供参考。     

水下航行装置推进轴系扭转振动控制研究

主要讨论以摆盘式活塞发动机作为其主机的某水下航行装置推进轴系的扭转振动问题。首先建立了推进轴系的两个扭振模型，并进行了轴系的扭振计算。为了验证模型参数的准确性，对推进轴系进行了脉冲激励试验。以试验及计算结果为依据对推进轴系的几种不同方案进行了比较。最后对双轴调频减振方案进行分析，提出了一种合理可行的减振方法     

汽油机曲轴系统扭振特性仿真与实验研究

为了研究汽油机曲轴系统扭振特性,以某新型1.8L汽油机为研究对象,首先应用多体动力学软件AVL-EXCITE Designer建立曲轴系统模型,利用三维制图软件得出系统的参数,分析曲轴系统的自由振动与强迫振动;应用CATIA软件和Spectra LAB软件得出减振器的转动惯量及固有频率,从而分析加装减振器后轴系的扭振特性。利用LMS Test.lab噪声振动测量系统进行扭振测试,并对试验测试结果与仿真结果进行对比分析,两者吻合得较好,证明本文提供的仿真方法能有效预测实际发动机轴系扭振情况。     

基于集中质量法发动机曲轴系统扭振特性分析

曲轴的非刚体特性决定了扭转振动是不可避免,在设计中必须要加以考虑的因素.针对某四缸发动机扭转振动特性进行分析,采用集中质量法对曲轴轴系进行扭转振动建模,获取系统的特征方程,分别应用并对比了二自由度和六自由度当量系统方法,获取轴系的自振频率和振型,并获取低谐次的共振转速;采用非接触式试验测试,对比曲轴系统试验数据和理论分析数据,获得校准后的发动机轴系扭振计算模型,对比了两种求解模型结果的差异性,并对理论计算结果进行修正.结果 可知:二自由度和六自由度当量系统法均可对曲轴轴系的自由振动特性进行分析,二者的误差在4％以内;在发动机的转速范围内,对于该发动机轴系的主谐次和次主谐次,存在多个共振转速,需要设计专门的扭转减振器进行控制;基于扭转振动实验测试,对曲轴轴系的扭转振动模型进行修正,可以显著提高二自由度和六自由度当量系统法获得的轴系自由振动特性的准确性,二者的误差控制在0.5％以内;同时模型分析与试验测试结果基本一致,表明分析模型的可靠性,为实际设计提供重要参考.     

某航空发动机扭振减振器失效机理分析

为了探究某航空发动机曲轴扭振减振器的失效机理,采用有限元法对该发动机轴系进行了模态分析,并进行了试验验证;基于轴系扭纵耦合振动理论和谐响应分析计算了该轴系的轴向振动位移幅值;在此基础上对扭振减振器进行了失效分析。研究结果表明,因该航空发动机经常工作在过渡工况,引起轴系扭转共振和扭纵耦合振动,使得轴系轴向位移较大,轴系产生的轴向力是造成该扭振减振器失效的最主要原因。     

基于响应面法的卷簧扭振减振器优化

在柴油机中,发动机扭矩波动会不可避免地产生曲轴系扭转振动,经常使用卷簧减振器进行减振,其中减振器的力学性质和工作可靠性是判断减振器优良的重要标准。针对减振器受力效果进行数学建模,将其力学计算进行程序的编写,并基于响应面法,以卷簧片中的三个因子对卷簧扭振减振器的减振效果进行数学建模,对卷簧扭振减振器承受应力前期线性阶段的减振效果进行优化,即在刚度一定的条件下,使簧片强度达到期望目标。经过优化,得出了更优的设计方案。通过对卷簧扭振减振器的优化,体现响应面法在结构优化中的高效性。