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简论离合发动机前端附件驱动系统旋转振动特性实测和计算策略

收藏本文 2024-02-28 点赞:23687 浏览:100172 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:单根多楔带附件驱动(Serpentine Belt Accessory Drive,简称SBAD)系统,采取单根多楔带驱动所有附件,且系统中装有维持带段张力稳定的自动张紧器。SBAD系统具有附件布置紧凑、传递功率大、带的寿命长等优点。自20世纪70年代以来,SBAD系统在汽车发动机前端附件驱动(Front End Accessory Drive,简称FEAD)系统中得到了广泛的运用。我国在FEAD系统设计、开发等方面还处于起步阶段,需对有关的设计论述与技术等方面开展更深入、细致地探讨。论文的主要探讨工作为:1.进行了多楔带的纵向静刚度、纵向动刚度和阻尼系数、弯曲刚度和带-轮间摩擦系数的实验探讨;探讨了实验测试策略和数据处理策略。以汽车用6PK型多楔带为探讨对象,测试和比较浅析在两种不同激励装置(MTS831弹性体测试仪和激励锤)下带的纵向动刚度和阻尼特性;建立了表征带的纵向动刚度和阻尼系数与带长、初始张力、激振振幅和激振频率联系的多项式模型和指数函数模型,并采取最小二乘策略识别出模型参数;测试浅析了带的长度对带弯曲刚度的影响;测试了带的初始张力、带-轮间的包角、轮的转速对带-轮间摩擦系数的影响,由此得到了汽车发动机前端附件驱动系统中带-轮间摩擦系数的取值范围。2.论述了FEAD系统静态、动态特性的实验测试和数据处理策略;探讨了FEAD系统动态特性的评价参数;对八轮-带FEAD系统进行了静态、动态特性测试,测量了该系统中皮带的静态张力、以动轮和张紧臂的旋转振动、张紧轮的轮毂载荷和最紧边带段中点的横向振动位移;利用张紧轮轮毂处动载荷换算出张紧轮两侧带段的动态张力;由带-轮间的相对速度与带速之比计算出带-轮间的滑移率;在FEAD系统中分别安装两根不同长度的多楔带,测试和比较浅析了带的静态张力大小对系统动态特性的影响。3.建立了FEAD系统旋转振动的通程化数学模型,并开发了一套计算任意布置型式的n轮-带FEAD系统旋转振动静态、动态特性的计算软件。FEAD系统通程化模型中,带的纵向刚度和阻尼系数表示成发动机激振频率和带段伸缩位移幅值的函数,同时考虑各轮包角处带的蠕变的作用。以某八轮-带FEAD系统为探讨对象,由通程化策略建立了该系统的旋转振动数学模型;论述了FEAD系统旋转振动特性的求解策略。用开发的计算软件计算与浅析了该系统中带的静态张力和各带段的稳态张力、系统的固有频率、以动轮和张紧臂的旋转振动、各带段的动态张力和带-轮间的滑移因子,并与实测结果进行比较浅析。最后计算浅析了带的蠕变对FEAD系统旋转振动动态特性的影响。4.建立了带有单向离合解耦器(Overrunning Alternator Decoupler,简称OAD)装置的八轮-带FEAD系统非线性旋转振动的数学模型。采取Gear数值算法,计算和比较浅析了电机轮上有、无OAD装置对系统动态特性的影响;计算和浅析了OAD的弹簧刚度、电机转子转动惯量(包括电机轴与电机转子的转动惯量)与电机轮转动惯量比、电机轴负载扭矩的大小对系统动态特性的影响;以张紧臂旋转振动、OAD弹簧扭矩、带-电机轮间的滑移率最小为优化目标,建立了OAD弹簧刚度和电机转子转动惯量两参数的优化设计数学模型;计算与比较浅析了参数优化前后FEAD系统中以动轮和张紧臂的旋转振动、带-电机轮间的滑移率。关键词:多楔带论文发动机前端附件驱动论文实验测试浅析论文旋转振动论文单向离合解耦器论文计算策略论文

    摘要5-7

    Abstract7-13

    第一章 绪论13-31

    1.1 引言13

    1.2 单根多楔带附件驱动系统的结构特点及其振动型式13-15

    1.2.1 单根多楔带附件驱动系统的结构特点13-14

    1.2.2 单根多楔带附件驱动系统的振动型式14-15

    1.3 发动机前端附件驱动系统的进展历史15-19

    1.3.1 多根带驱动附件15-16

    1.3.2 单根多楔带驱动附件16-17

    1.3.3 张紧器的运用17-18

    1.3.4 单向离合解耦器的运用18-19

    1.4 发动机前端附件驱动系统动态特性探讨综述19-27

    1.4.1 带的刚度和阻尼系数特性及带-轮间摩擦系数测试探讨19-20

    1.4.2 带的横向振动探讨20

    1.4.3 张紧器的建模及其动态特性探讨20-21

    1.4.4 轮和张紧臂的旋转振动探讨21-22

    1.4.5 轮和张紧臂旋转振动与带横向振动的耦合振动探讨22-24

    1.4.6 单向离合解耦器在多楔带附件驱动系统上的运用24-25

    1.4.7 发动机前端附件驱动系统动态特性的计算软件与运用25

    1.4.8 国内探讨近况25-27

    1.5 选题的作用27-28

    1.6 论文的主要探讨内容28-31

    第二章 多楔带刚度和阻尼特性及带-轮间摩擦系数的测试与浅析31-49

    2.1 引言31

    2.2 实验装置和测试原理31-37

    2.2.1 纵向静刚度实验31-32

    2.2.2 纵向动刚度和阻尼系数实验32-34

    2.2.3 弯曲刚度实验34-36

    2.2.4 带-轮间摩擦系数实验36-37

    2.3 实测结果与浅析37-48

    2.3.1 纵向静刚度37-38

    2.3.2 纵向动刚度和阻尼系数38-44

    2.3.3 弯曲刚度44-45

    2.3.4 带-轮间的摩擦系数45-48

    2.4 小结48-49

    第三章 发动机前端附件驱动系统静态和动态特性实测探讨与性能评价浅析49-62

    3.1 引言49

    3.2 发动机前端附件驱动系统性能的评价参数49-50

    3.3 实验装置和仪器设备50-52

    3.4 测试策略52-55

    3.4.1 带的静态张力52-54

    3.4.2 带的动态张力54

    3.4.3 轮和张紧臂的旋转振动54

    3.4.4 带-轮间的滑移率54-55

    3.4.5 带的横向振动55

    3.5 结果与浅析55-61

    3.5.1 带的静态张力55-56

    3.5.2 轮的旋转振动56-57

    3.5.3 张紧臂的旋转振动57

    3.5.4 轮毂载荷和带的动态张力57-58

    3.5.5 带-轮间的滑移58-59

    3.5.6 带的横向振动59

    3.5.7 带的静态张力对系统动态特性的影响59-61

    3.6 小结61-62

    第四章 发动机前端附件驱动系统旋转振动的通程化建模及其动态特性的计算62-91

    4.1 引言62

    4.2 FEAD系统旋转振动的通程化建模62-77

    4.2.1 模型检测设62-63

    4.2.2 FEAD系统旋转振动通程化模型63-69

    4.2.3 八轮-带FEAD系统旋转振动方程69-77

    4.3 FEAD系统旋转振动特性的计算策略77-80

    4.3.1 带的静态张力计算77-78

    4.3.2 带段的稳态张力计算78-80

    4.3.3 系统的固有频率计算80

    4.3.4 以动轮和张紧臂的旋转振动计算80

    4.4 八轮-带FEAD系统旋转振动的计算结果与浅析80-90

    4.4.1 系统参数80-82

    4.4.2 系统固有频率82

    4.4.3 带段张力82-83

    4.4.4 以动轮和张紧臂的旋转振动83-85

    4.4.5 带-轮间的滑移85-88

    4.4.6 带的蠕变对FEAD系统旋转振动特性的影响88-90

    4.5 小结90-91

    第五章 带有单向离合解耦器的FEAD系统旋转振动建模及参数优化设计91-104

    5.1 引言91

    5.2 带有OAD装置的FEAD系统旋转振动建模及其动态特性的求解91-95

    5.2.1 FEAD系统旋转振动模型91-95

    5.2.2 FEAD系统动态特性的求解95

    5.3 计算结果与浅析95-101

    5.3.1 FEAD系统参数95-97

    5.3.2 有/无OAD装置对FEAD系统动态特性的影响97-98

    5.3.3 相关参数对FEAD系统动态特性的影响98-101

    5.4 FEAD系统相关参数的优化设计101-103

    5.4.1 FEAD系统旋转振动特性的优化数学模型101-102

    5.4.2 优化前后FEAD系统的动态特性102-103

    5.5 小结103-104

    结论104-108

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