三缸机传动系扭振试验研究和仿真分析

动力总成的传动系统扭振问题一直是汽车噪声、振动和声振粗糙度(noise,vibration and harshness,简称NVH)领域研究的热点和难点,针对某型三缸机中型多用途汽车(multi-purpose vehicles,简称MPV)高挡位低转速加速时车内振动和噪声问题,基于半消声室转鼓客观测试试验,运用传递路径分析方法,建立了传动系路径激励的识别方法。针对该三缸机动力总成,建立六自由度三缸机传动系扭振集总参数动力学模型,利用Matlab-Simulink软件进行仿真分析,实现了传动系扭振的准确预测和传动系扭振关键参数的分析。研究发现,传动系扭振受到发动机燃烧扭矩、发动机转速、传动系转动惯量和扭转刚度的影响显著,提出的传动系扭振前期开发策略为整车NVH性能的开发奠定了基础。     

传动系扭振引起的MPV车内轰鸣声控制方法

为解决传动系扭振所导致的MPV车内轰鸣声问题,以某型国产前置后驱MPV为研究对象,建立了传动系扭振AMESim仿真模型,利用飞轮端角加速度(实测数据)与飞轮及曲轴惯量乘积作为系统输入,激励模型进行强迫响应分析,通过对比关键点扭振仿真结果与试验结果从而验证了模型有效性,利用此模型研究了对象车型传动系扭振特性,从减少激振力输入的角度出发,提出了通过加装扭转减振器控制后桥输入轴处扭振幅值的方案。验证试验结果表明:所提方案可以有效地降低传动系扭振,改善提升车内声振舒适性,对车内轰鸣问题存在较好优化效果,从而解决了由于传动系扭振引发的NVH问题。     

基于扭振模型载荷的车内轰鸣声分析与控制

以某前置后驱SUV车型在研发过程中出现的车内轰鸣问题为研究对象,搭建整车扭振仿真模型,通过传动系扭振测试结果验证扭振仿真模型的有效性.使用整车扭振仿真模型提取的传动系与车身各接附点载荷,激振整车振动噪声响应模型,得到车内响应点声压幅值,并通过车内噪声测试对有限元分析结果的有效性进行验证.联合扭振与整车振动噪声响应模型仿真分析,提出优化飞轮参数的车内轰鸣声问题解决方法.实测改进后车内噪声峰值衰减2.8dB,车内轰鸣声主观感受有显著改善.为传动系扭振引致的车内NVH问题提供了系统级优化、调校新思路.     

扭转减振器应用于前置后驱汽车传动系统扭振研究

针对某前置后驱汽车由传动系扭振引起车内低速轰鸣声的问题,建立了传动系统的扭振理论计算模型。基于扭振模型研究了扭转减振器及其转动惯量对传动系统扭振模态和传动系扭振响应的影响。最后将大惯量的扭转减振器应用于传动系统并实车测试,测试结果与计算分析结果吻合,传动系扭振得到了有效治理,车内轰鸣声消失,整车NVH性能得到了明显提升。     

两挡变速器纯电动汽车传动系统扭转振动特性分析

针对纯电动汽车的扭转振动问题,以某款具有两挡自动变速器的纯电动汽车传动系统为研究对象,根据传动系各部件的动力学方程,建立动力传动系的扭转振动模型,计算并分析传动系的固有特性和模态振型,并通过SIMPACK建立传动系的多体动力学模型进行强迫扭振计算,分析了部分参数对传动系扭振响应的影响,为纯电动汽车降低传动系扭振提供参考。     

基于状态空间方法的直升机扭振分析与验证

针对直升机的机械扭振系统模态易与发动机燃油调节系统耦合发生自激振动,当机械扭振系统的固有频率与旋翼激振力的频率接近或重合时,则会发生共振的问题,采用状态空间方法建立了直升机机械扭振系统动力学分析模型,计算了某型直升机机械扭振系统的频率、阻尼比和时间常数,并与直升机地面联合试验台测试的发动机100%转速和75%转速情况下的扭振一阶频率进行了对比分析,发现误差在工程应用可接受的范围内。建立的状态空间模型为后续与发动机、燃油控制系统数学模型组合进行稳定性分析打下了基础。     

基于刚柔耦合建模的汽车传动系扭振特性分析

针对某前置后驱微车存在的由传动系扭振引起的车内低转速轰鸣声问题,建立了对象车型传动系刚柔耦合模型,并进行自由振动及强迫振动计算。计算和试验数据对比的结果表明,计算值非常接近测试值,相较于集中质量模型,刚柔耦合模型可扩展性更强、分析结果更直观全面,因此,刚柔耦合模型适用于对传动系扭振相关问题的深入研究。研究结果对同类传动系刚柔耦合模型建立、扭振计算及分析具有参考价值和借鉴意义。     

新型液力变矩器减振系统性能仿真分析

对各种新型液力变矩器减振系统结构上的特点进行了分析,并根据某车型的传动系参数建立了加装不同形式减振系统的传动系扭振分析模型。根据模型,比较分析了加装不同形式的减振系统时传动系的固有频率。并对比分析了在相同发动机转矩矩激励下,分别安装传统形式与新型的TTD、Twin TD式扭振减振时传动系统的受迫振动响应特性。结果表明,针对该传动系采用TTD式减振系统比TD式减振系统可以有效降低传动系扭振,而采用Twin TD式减振系统可实现更好的减振效果。该研究对液力变矩器减振系统的设计有一定指导意义。     

某DCT变速箱输入轴扭振幅值优化

汽车传动系的扭振会造成车内轰鸣或异响,扭振激励一般来自发动机的工作主阶次,通过扭振减振器向变速箱传递。因此,变速箱输入轴的扭振幅值是控制整个传动系扭振问题的第一要素。某款乘用车搭载6速湿式双离合变速箱（Wet Double Clutch Transmission,WDCT）,测得2挡至6挡的变速箱输入轴扭振幅值最大达494.38 rad/s2,不满足设计要求400 rad/s2。为解决变速箱输入轴扭振幅值过大问题,利用AMESim软件搭建包含双质量飞轮扭振减振器的全油门驱动工况下的扭振分析模型,以实车采集的发动机转速波动信号为激励源,通过仿真分析确定了双质量飞轮的初、次级质量转动惯量、扭转刚度、基础阻尼力矩及自由转角对变速箱输入轴扭振幅值的影响;通过正交试验,得到了传动系的优化设计方案,并通过实车验证了优化方案的有效性。该研究方法和思路为包含双质量飞轮扭振减振器的汽车传动系扭振优化提供了解决方案。     

发动机激励下车辆传动系统动载研究

发动机激励下的传动系动载是引起轴和齿轮损坏、断裂的主要原因,文中将传动系轴段上的动载分为轴段附加转矩和平均转矩两部分,根据传动系扭振的轴段角似移响应,推导发动机激励下轴段和齿轮动载的理论计算公式,并给山判断传动系统齿轮齿面敲击的方法。以某车辆传动系为算例,进行发动机激励下系统动载计算和试验验证,分析传动系中盖斯林格弹性联轴器的减振效果。旨在对传动系载荷特性进行预测,为系统的动力学设计或改进提供理论依据。     

压缩空气/燃油混合动力发动机工作特性的数值模拟

以一种四行程压缩空气/燃油混合动力发动机为研究对象,应用热力学理论建立了它的两种工作模式———四行程压缩空气动力模式和内燃机模式的数学模型,并对两种工作模式的工作特性进行了仿真研究。仿真结果表明,转速在低于1500r/min时,四行程压缩空气动力模式具有良好的经济性和动力性能;转速在1500～3500r/min范围内时,内燃机模式具有良好的经济性和动力性能。故知,四行程压缩空气动力模式适宜在低速、低负荷时运行,而内燃机模式适宜在高速、大负荷时运行。     

Non-linear torsional vibration characteristics of an internal combustion engine crankshaft assembly

Crankshaft assembly failure is one of the main factors that affects the reliability and service life of engines.The linear lumped mass method,which has been universally applied to the dynamic modeling of engine crankshaft assembly,reveals obvious simulation errors.The nonlinear dynamic characteristics of a crankshaft assembly are instructionally significant to the improvement of modeling correctness.In this paper,a general expression for the non-constant inertia of a crankshaft assembly is derived based on the instantaneous kinetic energy equivalence method.The nonlinear dynamic equations of a multi-cylinder crankshaft assembly are established using the Lagrange rule considering nonlinear factors such as the non-constant inertia of reciprocating components and the structural damping of shaft segments.The natural frequency and mode shapes of a crankshaft assembly are investigated employing the eigenvector method.The forced vibration response of a diesel engine crankshaft assembly taking into account the non-constant inertia is studied using the numerical integral method.The simulation results are compared with a lumped mass model and a detailed model using the system matrix method.Results of non-linear torsional vibration analysis indicate that the additional excitation torque created by non-constant inertia activates the 2nd order rolling vibration,and the additional damping torque resulting from the non-constant inertia is the main nonlinear factor.The increased torsional angular displacement evoked by the high order excitation torque relates to the non-constant inertia.This research project is aimed at improving nonlinear dynamics theory,and the confirmed nonlinear parameters can be used for the structure design of a crankshaft assembly.     

斜盘式气动发动机动力学仿真

斜盘式气动发动机是为满足特殊工作环境需求而设计的一种新型气动发动机,为了对该发动机的性能进行预测与评估,运用多刚体动力学理论对发动机的活塞、连杆、导槽约束机构等各组件进行运动学和动力学分析,在此基础上结合发动机气缸内气体状态模型以及负载模型,推导发动机的动力学仿真模型.根据动力学仿真模型编制仿真软件,进行发动机工作过程的动态仿真.建立发动机样机试验系统,并进行样机试验.试验结果与仿真结果的对比表明:这种新型发动机在工作原理和结构设计上都是可行的,所建立的动力学仿真模型是基本正确的,进行适当修正后可用于发动机优化设计.     

基于高能量转换效率的旋转式气动发动机动力学分析

针对目前常用气动发动机能量转换效率低的现状,提出一种新型旋转凸轮活塞式气动发动机结构。根据气动发动机工作原理,针对旋转式气动发动机膨胀容积大,缸内高压气体压力直接推动凸轮活塞旋转对外做功的结构特点,分析缸内气体压力与输出扭矩之间的关系,建立动力学模型,并以此动力学模型为基础,利用Matlab/Simulink软件对该发动机单缸工作过程进行计算机仿真分析。仿真结果表明:旋转式气动发动机具有低速时有效扭矩大,能量转换效率高的优点。     

挖掘机并联式混合动力系统建模及控制策略研究

针对液压挖掘机的并联式混合动力系统,基于其工作机理,建立了包括电池组、电动/发电机、以及柴油机在内的整个系统的动力学模型。重点建立了四缸柴油发动机的瞬态模型,以准确反映发动机转速及扭矩对外负载的动态响应情况。为了提高系统的节能效果,基于系统动力学模型及负载状况,以优化发动机工作点、提高燃油效率为目标,设计了一种多点控制策略。仿真结果表明,柴油机发动机模型合理有效,设计的控制方法能使混合动力挖掘机燃油效率得到了明显提高。     

复合功率分流系统发动机起动模型预测控制

复合功率分流混合动力系统从纯电动模式至电子无级变速(Electronic-continuously variable transmission,E-CVT)混合动力模式的切换过程,伴随发动机的起动。由于发动机在整个起动过程始终与传动系相连,其低速往复脉动阻力矩特性对车辆模式切换过程的驾驶平顺性有直接影响,若控制不当,常引起较大的车辆纵向冲击。针对复合功率分流混合动力系统模式切换过程,基于Matlab/Simulink平台建立传动系动态模型和发动机阻力矩模型;提出一种发动机起动模型预测优化控制策略,在线计算电机转矩拖转发动机跟踪目标最优转速曲线并补偿输出端转矩波动。离线仿真及硬件在环台架试验结果表明,所开发的发动机模型预测转速跟踪控制策略能够快速起动发动机并使车辆平稳切换,将整车纵向冲击度限制在11.0m/s3以内,且对整车参数摄动具有较好的鲁棒抑制效果。     

混合动力汽车的电机启动发动机过程仿真研究

研究了在混合动力车用发动机断油条件下,利用电机调速控制方法降低发动机产生的负载扭矩的可行性。运用MATLAB/Simulink软件建立了四缸柴油发动机、永磁同步电机和电机控制器的数学模型,通过数字仿真分析了混合动力车用发动机启动过程中的负载扭矩特性。仿真结果表明,对比最大扭矩控制算法,采用离散模糊PID控制算法可以快速启动发动机并可有效地将发动机转速控制在目标转速附近规律波动,这有助于降低发动机产生的负载扭矩。     

基于多体系统仿真的内燃机曲柄连杆机构动力学分析

为解决如何真实模拟内燃机振动噪声激励载荷的关键技术问题,本文基于多体系统动力学方法,实现了对某型号柴油机曲柄连杆机构的动力学仿真分析,得到了相关载荷参数,为后续内燃机整机噪声分析和预测,提供更为准确的边界条件。     

高速柔性转子的主要零部件对其动力特性的影响分析

用SAMCEF／ROTOR分析软件建立某新型涡轴发动机动力涡轮空心轴组件和转子（装实心或空心传动轴）动力特性计算的有限元分析模型,基于动力特性（临界转速、振型和不平衡响应）计算结果,分析传动轴、测扭转准轴和动力涡轮盘对转子动力特性的影响,为改进设计提供理论依据。     

重型车辆发动机与液力变矩器共同工作性能分析

重型车辆发动机与液力变矩器共同工作特性是指发动机与液力变矩器共同工作输入、输出特性的变化规律。通过建立发动机与液力变矩器原始特性数学模型，正确分析2者共同工作时输入、输出特性，提出了确定其共同工作输入特性、共同工作区域和输出特性的计算方法，采用VB语言编制相应的计算模块，并进行了实例分析。