车用发动机扭转振动的分析与控制VIP专享

车用发动机扭转振动的分析与控制摘要：基于扭转振动的基本原理，对发动机两种类型的扭转振动减振器的设计计算做深化的陈述。结合两款有针对性的发动机，对所要计算的基本参数及该参数所要限定的范围作了具体说明。最后用本公司自主开发的发动机扭振分析软件对一款发动机进行模拟计算，并与试验测量结果进行对比分析，并证明计算的结果是准确可靠的。关键词：柴油机；汽油机；曲轴；多体动力学；仿真TorsionalVibrationAnalysisAndControlforEngineonVehicleZHANGFang，WANGBi-fan，LIXian-daiKeywords：dieselengine；gasengine；crankshaft；multi-bodydynamic；simulation内燃机轴系的扭转振动是机械动力学科的一个分支，是内燃机动力学的一部分。在热动力装置进展初期，由于当时技术水平的限制，在相当长的一段时间内，在轴系的强度设计中，是把轴系按绝对刚性处理的。当时认为，轴系中的应力变化取决于载荷或其受力情况。但在 19 世纪末，在工业发达国家内燃机的广泛应用后，由于在动力交通运输部门中所用的内燃机装置中，各种断轴事故不断发生，这使得工程设计人员认识到，将轴系作为刚体处理是不合适的，必须作为弹性体进行讨论。所以对于扭转振动的讨论也逐渐深化。曲轴扭转振动的主要危害：在曲轴上产生附加扭转应力；引起齿轮敲击产生疲劳与磨损；冲击配气系统；影响整机的振动与噪声。所以对车用发动机而言，对扭转振动的分析就很重要。本文主要从原理、减振器匹配所需计算的基本参数及其判据来进行探究。1 基本理论1.1 激振力矩的分析内燃机的激振主要包括内燃机工作时气缸内气体压力变化，以及曲柄连杆机构的重力和惯性力所产生的激振力矩。此激振力矩是一个比较复杂的周期性函数，但是振动现象的本质，实际上都是由简谐性的振动所组成。为了要区别地讨论各种简谐次数下的振动规律，既要讨论在各种不同谐次的简谐激振力矩作用下的振动现象，又需要对由比较复杂的周期性函数所组成的激振力矩进行简谐分析。当周期性的激振力矩是一个具有一定规律性（见图 1）的已知函数时，可以直接用数学解析法进行傅里叶变换。T=a0+ansin（n+n）=a0+aksin（k+n）式中：l 为激励的频率；k 为激励的阶次，k 取0.5、1、1.5、2、2.5、3、3.5……1.2 当量模型轴系的扭转振动当量模型（集中质量—弹簧—阻尼）见图 2。图 2 曲轴系统的集中—弹簧—阻尼当量模型图中：i 为转动惯量；c 为两惯量间结构扭转刚度；kai 为发动机气缸当量阻尼；kii...