有限元径向弹簧式双质量飞轮设计(2)

菜单

4.7连接盘的有限元分析结果27

4.8从动板的有限元分析结果28

4.9侧板的有限元分析结果28

4.10弹簧的有限元分析结果29

结论.30

致谢.31

参考文献32

1 绪论
1.1 选题目的随着人类社会快速的发展，汽车对于人们来说越发重要。在能源逐渐稀缺的当今社会，汽车运输成本中的燃料消耗不断提高；随着汽车尾气的大量排放造成了污染。因而对汽车动力传动系的改进设计是降燃和减排的一个极佳措施[13]。汽车工作条件下的振动和噪声主要来自汽车传动系，动力传动系统包括发动机到离合器，变速箱直至车轮之间的各种旋转部件，以及由发动机驱动的附件[1]。汽车是一个由多个子系统构成的多个自由度振动系统,如车身的竖直方向上的振动、侧向倾斜振动等 [8]。发动机是产生扭转振动的主要原因, 柴油机相对汽油发动机来说扭矩会更大，工作时会产生相对大的扭振问题。基于扭转激励无法避免的情形下，如何隔绝大部分来自发动机的振动，较好地减小传动系传递的扭转就显得很有必要。
1.2 CTD扭振减振器的出现在解决汽车动力系的扭振和扭振噪音的研究上，人们普遍使用的通常作法是在发动机与传动系之间安装离合器从动盘式扭振减振器 [2]（简称 CTD）。这种扭振减振器在一定程度上降低了扭振和噪声，其减振原理在于把扭矩的波动范围限制了，噪声随之降低。为了满足汽车更高降振的要求，CTD 发展了多级非线性型式，不断改进的功能驱使下，出现了更多新颖的样式[4]。但由于日益变高的排放法规，发动机新技术的同时又带来了更大的振动问题等，都对扭振减振器提出了新的要求。因为离合器从动盘可用空间较小，弹性元件设计尺寸小等原因，导致 CTD 振动传动率大，在低速区几乎没有隔振效果[3]。人们对于汽车性能的追求以及舒适的要求，加上CTD本身的缺陷，DMF扭振减振器应运而生。
1.4 双质量飞轮的国内外研究状况
1.4.1 双质量飞轮的国外研究状况 DMF 得益于其众多优点，具有极佳的隔振作用，因而在国际已经有 20 多年的应用历史。DMF 首次亮相是在1984年丰田公司的汽车上。次年，德国 BMW在BMW324D 汽车上配备DMF之后，看到了双质量飞轮扭振减振器在降低汽车传动系中扭振的极佳效果，继而在之后的BMW524T 等车型上应用DMF，这批车型在减振降噪体现的杰出效果得到了汽车市场的广泛认可。最初的双质量飞轮仅使用没有润滑的阻尼元件。由于没有润滑，弹簧的磨损严重。于是在 1987年，有了第一个采用黄油润滑的DMF，在一定程度上解决了磨损的问题。后来紧接着出现的长弧形弹簧式DMF极大地减少了成本。到20 世纪末，国际上双质量飞轮设计与加工方法已经基本成熟[12]，产能跟了上来，特别以Germany, France 等国家的双质量飞轮产品居多。这个时期，申请了大量专利，并且 SAE 上关于研究 DMF 的文章也是丛出不穷。DMF 的产品已经被应用在汽油发动机车型以及部分中低档轿车上。当前，德国VM和BMW，美国 GM和FORD，日本 TOYOTA等公司都为多个车型配备了 DMF 扭振减振器[10]。例如奥迪A8 为了降低振动以及噪音，配备了双质量飞轮。国内虽然少量车型也在逐步配备进口的DMF，DMF 国产依旧任重道远。在研究 DMF 的理论研究方面，因为其关键技术仅为少数的几个生产厂商掌握，技术专利保护严密，因而其设计方法及理论难以获得。国外相关的参考文献也不多。对于弧形弹簧的研究，Tae hyun.K.带领的研究团队采用化整为零的方法对弧形螺旋弹簧离散化来研究双质量飞轮扭转减振器的弹性特性，即单独研究单个弹簧环节，分析单个弹簧环节的载荷变形特点，依据约束关系，由每个弹簧环节依次传递过去，最后得出整体双质量飞轮弹性元件的载荷与变形两者的关系式，从而越发贴合现实的表现出双质量飞轮对汽车传动系的作用。随着双质量飞轮的发展，人们逐渐得出反映双质量飞轮减振能力的重要参数为：初，次级质量的转动惯量比例、扭转刚度以及阻尼系数。Wolfgang Reik 的研究团队分析了初级、次级质量不同的转动惯量分配比例给汽车传动系扭转带的改变。研究显示：启动过程下，DMF二级飞轮转动惯量的增大也带动了汽车传动系扭转冲击的增大；而汽车在正常工作状况下，依然和怠速情况下控制二级质量，有较好的减振效果。当然初级、次级质量转动惯量的分配比例并不是唯一的考量标准，综合考虑其他主要参数的影响也同样重要。