动力总成-悬置系统振动解耦设计方法

动力总成-悬置系统获得良好隔振性能的主要方法是最大限度地解除其多自由度振动耦合。在论述动力总成关于曲轴坐标系、转矩轴坐标系和主惯性轴坐标系的振动解耦原理的基础上,进行了动力总成-悬置系统的弹性解耦特性分析,探讨了对于前、后悬置均采用V形悬置组的振动系统易于达到的弹性解耦程度:提出了V形悬置组布置设计的最小刚度比约束条件和悬置倾角的选择范围,完善了V形悬置组的设计方法。这些概念和设计方法拓展了动力总成一悬置系统的弹性解耦设计理论。

刚体-弹性支承系统振动解耦评价方法分析

刚体-弹性支承系统多自由度振动的耦合程度评价方法是进行系统固有振动解耦设计的重要基础。对已有的基于耦合刚度、基于振型向量和基于系统动能分布的三种模态振动解耦评价方法进行了系统的分析,指出了各种方法的特点和不足之处,进而采用系统广义惯性力或广义弹性力做功的概念,提出了基于系统振动模态示功向量的振动解耦程度评价方法,具有物理意义准确、量纲统一的优点,适于评价具有不同类型振动响应量的模态振动的解耦程度,是对原有基于系统动能分布的评价方法的完善和推广。并列举两例来说明所提方法的有效性及其物理概念的严密性。

实现振动解耦的摩擦学行为模拟试验台设计方法

摩擦学行为研究对认识界面摩擦磨损特征,揭示摩擦自激振动产生机理及演变规律,保证摩擦系统的可靠运行具有重要意义.目前的摩擦学行为模拟试验装置由于刚性连接方式对界面摩擦振动响应的干扰,难以精确开展摩擦学行为研究和材料磨损性能评估,亟需隔离摩擦界面与机械连接部件之间的耦合振动.为此,基于气浮轴承设计了1种可实现振动解耦的摩擦学行为模拟试验台,通过锤击试验以及与非振动解耦摩擦试验机的对比试验,测定并验证了试验台振动解耦功能的有效性.锤击试验表明,未充气状态下在气浮轴承轴套处检测到多个频率,而充气状态下仅有较低的单一频率存在.摩擦学对比试验发现,随着法向载荷或往复滑移频率的增加,振动解耦试验台测得的振动加速度均方根变化率线性增加,而非振动解耦试验机的振动加速度均方根变化率呈先增后减的趋势,存在明显差异.因此,该摩擦学行为模拟试验台成功实现了摩擦界面与机械连接部件之间的振动解耦,为进一步精确探究界面摩擦学行为的影响因素和演变规律、揭示摩擦自激振动产生机理以及在对比评估不同材料摩擦磨损性能时排除摩擦学设备的影响方面提供了新的思路及有效的手段.

某型内燃叉车动力总成悬置系统振动解耦优化

车辆动力总成系统是车辆产生振动的主要来源之一。针对某型内燃叉车动力总成悬置隔振效果不佳影响整车舒适性问题,基于消除各悬置间存在振动耦合出发达到减振目的,文中在建立该型叉车动力总成悬置系统动力学模型基础上,以悬置系统各悬置各向解耦率为变量,以主振动解耦率为优化目标,提出了优化算法,并基于ADAMS对动力悬置系统振动进行多目标解耦优化仿真计算。仿真结果表明:动力总成悬置系统解耦率均为85%以上,隔振效果明显。最后,对动力总成悬置系统进行改进和实车试验,其结果也验证了该方法的有效性。

综合传动装置悬置系统刚度灵敏度分析与振动能量解耦

基于综合传动装置悬置系统6自由度耦合振动模型,利用灵敏度分析方法,计算悬置系统各阶固有振动频率关于各悬置各方向刚度的灵敏度,确定影响某一方向振动的关键橡胶刚度,为改善系统某一方向的振动提供理论依据.以系统各方向振动解耦率作为目标函数,综合考虑传动轴激励、人体承受振动敏感区域及各向振动耦合状况来确定优化约束条件,进行刚度参数最优化,得到的悬置系统各方向最优刚度值可用于改善悬置系统隔振性能.针对某一传动系统振动恶化的情况,采用刚度灵敏度分析与振动能量解耦综合方法,对悬置系统进行设计.最后利用台架振动试验结果验证悬置系统优化设计的有效性.

柔性双层隔振系统振动能量解耦方法及应用

为解决难以利用能量解耦法设计柔性双层隔振系统的问题,提出一种能够表示柔性设备和中间质量弹性模态特点的多自由度模型;基于该模型,提出采用广义弹性力对柔性隔振系统进行解耦的方法,并推广到柔性结构中;以某内燃动车动力总成双层隔振系统为例,基于所提方法探讨了构架弹性模态下刚体振动与弹性振动的耦合情况;最后通过振动实验台验证了该方法的有效性.研究结果表明:机组一级隔振系统垂向频率从12 Hz降低到8 Hz后,系统所有模态频率均得到不同幅度的下降,前两阶刚体振动模态频率下降最明显,分别下降50.00%和49.98%;构架弹性模态频率比机组弹性模态频率更低,影响更大,构架弹性模态频率下降8.32%,机组弹性模态频率下降0.80%;在构架弹性振动模态振动中,构架弹性振动能量所占比例提高14.88%,刚体振动能量所占比例降低90.64%,降低一级隔振系统垂向频率能够提高振动解耦效果,减少振动传递.

离心泵振动传递路径重合的解耦方法

振动传递路径分析是识别振动噪声源的重要手段,离心泵是船舶装备的核心部件之一,存在流体动力学噪声与机械结构振动辐射噪声的问题,传统路径方法无法准确识别振动源。针对以上存在的问题,提出一种适宜于离心泵的传递路径分析新方法。首先对离心泵的振动传递路径进行解耦,获得各个振动源处的激励力;其次,建立了离心泵的激励点-目标点、激励点-参考点之间的传递函数,构造了离心泵的各个振动源与基座的振动传递模型;最后,对所建模型进行实验验证,结果表明该方法的识别精度显著高于传统方法,能够准确识别出主要振动源与次要振动源。

圆盘解耦式振动料斗的机械结构设计与实验研究

对圆盘解耦式振动料斗的机械结构和振动参数进行分析,设计了一种机械结构方案;通过实验对加速度幅值和相位差的控制,使解耦式振动料斗获得了较高的振动传送速度,并确定了此时的振幅和相位角大小,验证了机械结构设计的合理性。

高性能对称解耦结构的线振动陀螺

为了最大限度克服微机电陀螺的两个模态的相互耦合作用,提高微机电陀螺的综合性能指标,采用国内现有MEMS标准工艺方法,设计和制作了一种高性能单晶硅对称解耦结构的线振动陀螺。采用对称结构形式和保证陀螺驱动和检测模态振型都是弯曲振动模式,易于模态匹配;由于采用驱动模态和检测模态结构解耦方式,从微结构设计上大大降低了正交耦合误差影响,使陀螺具有输出零位小、零偏稳定性好的优点。测试结果表明:初次加工的样机,在大气中驱动和检测模态固有频率分别在2430Hz和2580Hz左右,在150Hz带宽内具有0.1～0.5(°)/s的分辨率;随着加工精度的提高和检测电路的改进,该陀螺在大气中15Hz带宽内实现0.008(°)/s的分辨率,在真空状态下,这种高性能单晶硅对称解耦结构的线振动陀螺性能会有进一步的提高。

基于惯性参数的动力总成悬置系统解耦分析

基于传统的动力总成悬置系统6自由度模型,可得到与6自由度相关的解耦率。而通过商业软件Adams建立动力总成悬置系统模型并利用vibration插件进行计算时,平动方向上的解耦率与传统6自由度模型相同,而转动方向上的三个分量被分解为6个与惯性参数相关的分量。基于Adams模态能量表达,用Matlab软件编写动力总成悬置系统的解耦率计算程序,利用多目标优化方法对悬置系统进行优化设计。结果表明,对悬置刚度进行优化能有效提高解耦率。

基于有限元法的动力总成悬置系统解耦方法研究

传统的动力总成悬置系统解耦方法通常是基于6自由度刚体-悬置数学模型得到与6自由度相关的解耦率。这种方法忽略动力总成悬置系统与车身、轮胎等子系统的耦合作用,难以反映实车状态下的解耦情况。为此,采用一种基于有限元法对动力总成悬置系统进行解耦的新方法。算例一用此方法对动力总成悬置系统有限元模型进行解耦,并与传统6自由度刚体-悬置数学模型解耦得到的解耦率进行对比,结果表明两种方法输出的模态解耦率矩阵结果基本一致,证明新方法的正确性与可行性。算例二基于整车有限元模型,用有限元法进行解耦,得到与整车13自由度相关的真实解耦率,证明新方法的收益性。

发动机隔振系统解耦理论分析

运用达朗贝尔原理,建立了发动机隔振系统的动力学方程,彻底解决了发动机支承系统的解耦设计问题,给出了任意发动机均可确定其最佳弹性支承点的求解和设计方法。

飞机发动机安装系统隔振设计及振动特性分析

针对航空发动机振动值过大导致飞机总体振动水平过高等问题,以某型飞机涡扇发动机安装系统为研究对象,为提高其隔振性能,对安装系统进行六自由度隔振设计,并分析其振动特性。基于弹性中心理论及能量解耦原理,以发动机隔振器三轴静刚度为设计参数,对安装系统固有频率和解耦率进行优化配置,为隔振器的结构设计提供了参数输入,并研究了六自由度振动传递率,验证其隔振效果。结果表明,发动机安装系统前六阶固有频率均在50 Hz以下,固有频率分配合理,各向解耦率均达到85%以上,在发动机一阶固有频率(150 Hz)处各向振动传递率均接近0,发动机安装系统隔振设计满足系统技术要求,验证了设计方法的有效性。

双激励单轴振动系统球形静压支撑的研究

给出了双激励单轴振动系统球形静压支撑装置工作原理和实验分析。与传统静压支撑相比,既保证两个联接件之间的刚度,又可在一定角度范围内转动,实现双激励单轴振动系统的振动解耦,为双激励单轴振动提供了理论和应用基础。

涡桨发动机安装系统动力学设计方法

针对涡桨发动机安装问题,提出一种动力学设计方法,实现了发动机隔振器的刚度优选。首先,推导了考虑耦合前后的振动传递率及发动机低频位移的计算公式。然后,利用提出的方法优选了一组五点安装隔振器的刚度并进行评估计算。结果表明:发动机安装系统满足主要激励频率的隔振要求,侧向和垂向获得了独立振动,其他方向的振动解耦率达93%以上,振动传递率计算中应特别考虑耦合对较小激励方向的影响。

航空发动机安装系统动力学设计技术研究

航空发动机安装系统具备传递发动机推力和隔离发动机振动的作用,为典型的空间六自由度隔振系统,难以直接采用单自由度隔振理论进行设计。针对这一问题,基于发动机惯量与安装系统弹性参数优化匹配的振动解耦理论,提出了发动机安装系统的动力学设计方法,开展了典型涡桨发动机全尺寸安装系统的六自由度隔振设计,并对发动机安装系统中多个隔振点的三向刚度参数进行了优化配置,为隔振器的结构设计提供了参数输入。进一步利用ADAMS对所设计的发动机安装系统进行了多体动力学分析,结果表明:发动机安装系统各方向的振动解耦率获得了理想效果,各方向可视为独立振动,从而可采用单自由度隔振理论进行设计,且各阶模态频率均很好地满足了隔振要求,验证了设计方法的有效性。

关于动力总成悬置系统模态能量表达的一个注记

本文中对能量分布矩阵的两种表达方式进行了讨论。首先介绍了6自由度系统振动方程与能量法解耦的基本概念,给出了基于自由度的6×6能量分布矩阵各元素的计算式。接着在概述应用ADAMS软件进行动力总成悬置系统固有特性分析的基本过程后,推演了其中采用的6×9能量分布矩阵及其元素的计算式。然后依据动力学概念,阐述了两种能量分布矩阵各自的特点及其相互关系。最后以某款汽车的动力总成悬置系统为例,依据原始定义或取分量绝对值分别计算得到了两种能量分布矩阵,对二者的关系进行了验证。

轿车动力总成悬置系统匹配设计方案优选与分析方法

本文中对一种带一个抗侧倾控制臂三点式轿车动力总成悬置系统进行振动特性的分析及其匹配设计的研究。对其7自由度振动模型的固有振动特性分析结果表明,第7阶振动模态对悬置系统传递的动态力影响很小,故在进行此类悬置系统的匹配设计时,一般可不考虑频率相对很高的第7阶振动模态。采用一种简明、实用的多方案设计优选方法,较快地得出了振动模态频率配置合理、主要模态振动的多自由度解耦率高的悬置系统匹配设计方案,通过其受迫振动分析验证了优选悬置系统隔振性能的改进效果。

考虑机翼柔性影响的发动机安装系统隔振设计研究

目的研究综合考虑安装系统的隔振效率、振型解耦、机翼柔性等因素影响的涡桨发动机安装系统隔振设计方法。方法首先对二自由度系统的动力学特性进行理论推导,得出机翼柔性在安装系统隔振分析中的重要性。进一步将弹性中心理论应用于发动机安装系统设计中,获得双平面五点式安装系统主要设计变量的优选参数。为分析柔性机翼对该设计过程的影响,利用有限元和多体动力学方法建立安装系统的刚柔混合计算模型,并进行分析。结果机翼阻尼对高频共振响应影响较大,垂向刚度比大于2时,安装系统取得较好的减振效果。结论综合考虑机翼柔性及振动解耦等因素的发动机安装系统隔振设计方法可以为航空发动机安装系统的工程设计提供参考。

某涡桨发动机隔振安装系统弹性参数优化研究

目的降低某型涡桨发动机安装系统中存在的振动耦合。方法在ADAMS中建立该涡桨发动机安装系统的动力学模型,以发动机安装系统模态频率及侧向、垂向模态对应的振动解耦率为优化条件,通过ADAMS/insight模块对该动力学模型进行刚度优化。结果通过优化,发动机安装系统侧向模态频率为8.03 Hz,垂向模态频率为28.23Hz,满足隔振要求。侧向、偏航、俯仰模态实现了振动解耦,解耦率均在97%以上。由于主隔振器结构特点,垂向、航向、滚转模态仍存在振动耦合,可考虑改变主隔振器结构以降低该振动耦合。结论所述方法可提高涡桨发动机安装系统的振动解耦率,降低安装系统的刚度设计难度,进而提高涡桨发动机安装系统的隔振效率。