Parameter influence law analysis and optimal design of a dual mass flywheel

The influence of the dynamic parameters of a dual mass flywheel(DMF)on its vibration reduction performance is analyzed,and several optimization algorithms are used to carry out multiobjective DMF optimization design.First,the vehicle powertrain system is modeled according to the parameter configuration of the test vehicle.The accuracy of the model is verified by comparing the simulation data with the test results.Then,the model is used to analyze the influence of the moment of inertia ratio,torsional stiffness,and damping in reducing DMF vibration.The speed fluctuation amplitude at the transmission input shaft and the natural frequency of the vehicle are taken as the optimization objectives.The passive selection method,multiobjective particle swarm optimization,and the nondominated sorting genetic algorithm based on an elite strategy are used to carry out DMF multiobjective optimization design.The advantages and disadvantages of these algorithms are evaluated,and the best optimization algorithm is selected.

新型双质量飞轮弹性元件动态特性建模研究

为解决现有双质量飞轮存在的刚度跃变、离心力影响扭振特性和阻尼特性无法满足多工况需求等问题,提出了一种采用钢丝绳环作为弹性元件的新型双质量飞轮;对飞轮的重要弹性元件钢丝绳环开展了试验研究,获得不同频率和振幅下绳环的动态迟滞特性试验曲线;建立了钢丝绳环的多项式迟滞模型并基于试验数据进行模型参数识别,获得钢丝绳环动态迟滞模型通用公式并通过试验验证模型有效性。结果表明:所建立的模型能够很好的描述钢丝绳环非线性迟滞特性,方便计算弹性元件的动刚度和阻尼特性,为厘清钢丝绳环非线性迟滞特性规律提供了新的分析方法,为进一步研究新型钢丝绳环双质量飞轮的扭振特性奠定了基础。

启动工况下双质量飞轮瞬态振动特性

针对双质量飞轮扭转减振器在启动工况下的瞬态振动特性进行研究。首先,建立启动工况传动系三自由度非线性仿真模型和启动工况仿真控制模型;其次,为提升模型仿真精度,模型分别考虑了发动机启动反拖过程压缩空气阻力矩、点火燃烧过程转矩波动、摩擦阻力矩以及双质量飞轮单元非线性扭转特性和变速箱输入轴齿轮搅油阻力矩,并通过实车试验验证了仿真模型的准确性;然后,针对双质量飞轮性能参数、启动电机和节气门开度等因素,开展启动工况下的瞬态振动特性仿真分析,明确各参数对启动工况瞬态振动的影响规律;最后,实车试验表明模型误差小于10%,说明笔者针对启动工况下的仿真建模方法正确有效;仿真结果表明,双质量飞轮扭转刚度和启动电机扭矩幅值对汽车启动工况下的瞬态扭转振动影响最大。本研究方法结论对解决相关工程问题有较好的借鉴意义。

双质量飞轮对汽车传动系扭振的影响

为研究双质量飞轮(dual mass flywheel,DMF)对整车传动系扭振的影响,基于DMF理论搭建了仿真模型,并通过试验台架测试了DMF在不同振幅工况下的扭转刚度特性。通过不同工况下迟滞曲线仿真和试验对比,验证了DMF仿真模型的精度。基于准确的DMF模型,搭建了传动系扭振仿真模型,并通过整车状态怠速和3挡节气门全开工况的仿真和试验转速波动对标,验证了传动系扭振模型的精度。通过DMF设计参数的灵敏度分析,研究了传动系扭振开发和DMF设计的匹配。结果显示,DMF能衰减70%~90%的发动机燃烧主阶次转速波动幅值,极大降低扭振问题发生的风险。

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/s^(2),不满足设计要求400 rad/s^(2)。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。

1.6T GDI发动机用双质量飞轮扭转特性研究

以某1.6T汽油直射(GDI)发动机车型为研究对象,设计了适用于该款车型的双质量飞轮,以提高车辆舒适性。首先根据双质量飞轮工作原理,设计了双质量飞轮的内、外弧形弹簧,以保证双质量飞轮的扭转特性,并利用CATIA建立了其3维模型。然后为保证双质量飞轮的性能,对所设计的弧形弹簧刚度、应力及双质量飞轮的扭矩容量、温升进行了校核,结果表明设计满足要求。最后,通过试验验证了设计的双质量飞轮的耐高速性能、疲劳性能。

多级非线性双质量飞轮参数设计和优化

在长弧形弹簧双质量飞轮结构的基础上,针对其核心部件——减振弹性结构形式进行创新设计,使得减振器的刚度由单级刚度变成了三级刚度。讨论了多级非线性双质量飞轮的各个参数的选取原则。针对国产某轿车的动力传动系统建立了离散化的整车动力传动系分析模型。对传动系统在行驶工况下和怠速工况下的固有特性进行分析,预测和评价多级非线性双质量飞轮的扭振控制效果。最后基于ADAMS对多级双质量飞轮的减振性能进行仿真和优化分析,得到了设计所需参数的最优值。

汽车动力传动系双质量飞轮-径向弹簧型扭振减振器弹性特性设计方法

本文建立了双质量飞轮一径向弹簧型DMF-RS扭振减振器的弹性特性表达式并进行了理论探讨,提出了该减振器弹性机构的设计方法,可实现理想的硬非线性弹性特性。即在发动机怠速工况下具有很低的扭转刚度,在汽车行驶工况下具有随传递转矩渐增的扭转刚度,同时可保证减振器的极限工作扭角和极限弹性转矩都尽可能大。文中还基于某轿车动力传动系的多自由度集总质量一弹性扭振分析模型,计算分析了采用DMF-RS型减振器的动力传动系扭振固有特性,证实了该减振器的扭振控制性能。

磁流变液双质量飞轮扭振减振特性研究

为检验设计的磁流变液双质量飞轮对传动系扭振的减振特性,基于AMESim建立了磁流变液双质量飞轮的仿真模型,获得其在不同扭转激励幅值、不同激励频率以及不同电流下的动刚度和滞后角曲线,并通过扭转试验台架验证了模型的准确性。进而结合其动态特性可由电流控制的特性搭建了控制模型,对其进行发动机台架试验,分别获得怠速、匀速、加速、减速、点火及熄火工况时磁流变液双质量飞轮对传动系扭振的衰减情况,并与普通双质量飞轮进行了对比。结果表明:磁流变液双质量飞轮在各个工况下对传动系扭振的衰减性能都优于普通双质量飞轮。

引入摩擦的周向短弹簧汽车双质量飞轮分析模型及扭振固有特性

首次将摩擦引入周向短弹簧汽车双质量飞轮的转矩和转角关系的分析计算,获得了与测试结果基本一致的转矩特性曲线的力学模型。由所建立的发动机—双质量飞轮式扭振减振器—传动系的动力学模型,分析各参数对系统固有频率的影响。将利用摩擦实现增大转矩和过载保护的理念引入双质量飞轮的设计,为高性能双质量飞轮的产品的开发提供设计思路,揭示引入摩擦的双质量飞轮减振器优良减振的内在本质。得到考虑摩擦特性的分析模型更具真实性和更有利于提高产品的减振性能的结论,以及使共振转速完全被隔离在发动机的工作转速之外,可通过调整双质量飞轮的扭转刚度k1和初级飞轮转动惯量J1及次级飞轮转动惯量J2而实现,增加J1而减小J2对避免共振的产生是有利的。

基于形状约束的双质量飞轮设计理论研究

针对汽车双质量飞轮在低转矩小扭转角应具有柔性和高扭矩大扭转角应具有高反抗转矩的要求,结合产品研发的工程设计,对周向短弹簧双质量飞轮实现连续变刚度的设计目标进行研究与实践,创造性地提出通过改变初级飞轮内侧接触型线以构成形状约束,对构成形状约束曲线进行分析、比较,提出曲线的选择原则。构建基于形状约束的双质量飞轮转矩特性的分析模型,用仿真计算结果与试验进行对比。分析扭转刚度k1及k2对传动系一、二阶共振转速的影响,获得了k2对一阶共振转速影响不敏感、对二阶共振转速的影响明显的结论。在小扭转角条件下减小k1可使一阶共振转速远离怠速转速,对共振完全被隔离是有利的。对基于形状约束双质量飞轮所具有的扭转刚度及共振转速的力学特性进行实例分析,表明连续变刚度非线性扭矩特性具有优势,并能以简单的结构形式,实现兼顾转矩、刚度及隔振的设计期望。

基于双质量飞轮的启停工况传动系扭振研究

为研究发动机启停工况时装有双质量飞轮传动系的扭振特性,建立了双质量飞轮的动特性仿真模型,分析获得了不同扭转频率和振幅激励下的动刚度和阻尼角曲线,并通过动特性试验验证了模型的准确性.发动机启停工况时传动系将产生瞬时大扭矩和扭转振幅,从而引起车辆剧烈抖动,且可能导致零件损坏,然而增大双质量飞轮阻尼的解决方案却会影响怠速及匀速行驶工况时传动系的扭振减振效果.针对传动系不同工况对双质量飞轮阻尼的对立要求,结合磁流变液黏度可受磁场强度控制的特性,设计了一套阻尼可调的半主动控制式的磁流变液双质量飞轮装置并对其进行启停工况分析.结果表明,磁流变液双质量飞轮在启停工况时最大扭矩和相对转角比传统双质量飞轮明显降低,从而可降低启停时车辆及传动系的抖动.

径向弹簧型双质量飞轮扭转减振器扭振固有特性研究

在分析径向弹簧型双质量飞轮扭转减振器工作原理的基础上,提出了汽车动力传动系径向弹簧型双质量飞轮扭转减振器扭振固有特性的减振设计方法。基于所建立的动力传动系多自由度集总质量-弹簧扭振分析模型,对比分析了采用径向弹簧型双质量飞轮扭转减振器和离合器从动盘式扭转减振器的动力传动系扭振固有特性,结果证实了该方法设计的扭转减振器具有很好的减振效果。

离心摆式DMF-CS扭振减振器隔振性能分析

分析了离心摆式DMF-CS减振器的结构,运用Lagrange原理建立了离心摆式DMF-CS减振器的运动微分方程,推导出离心摆固有频率的表达式,并发现其固有频率与所在飞轮的稳定转速成正比。利用该特性,合理调整离心摆的结构参数,可在理论上完全消除发动机点火频率引起的扭矩波动。同时,对影响离心摆隔振性能的因素进行了分析。

周向长弧形弹簧双质量飞轮阻尼特性研究及其试验验证

通过分析车辆行驶时各种工况下扭振频率和振幅的区别,得出周向长弧形弹簧双质量飞轮扭振阻尼器(DMF-CS)工作时理想的阻尼特性。结合机械系统动力学和摩擦学原理,推导出DMF-CS黏性阻尼特性数学解析式。研究与试验结果表明:车辆正常行驶时,主次飞轮间转角有小幅振动,DMF-CS形成局部减振特性,表现出较低的刚度及阻尼特性;当发动机转速通过传动系统共振区时,主次飞轮间产生较大的转角,DMF-CS形成整体减振特性,表现出较低刚度和高阻尼特性;发动机加载过程中,主次飞轮间转角变化较大并伴随着低频振动,DMF-CS表现出低刚度和较高的阻尼特性,通过摩擦耗能的方式减小振幅。DMF-CS阻尼特性能够很好地满足车辆行驶要求,同时试验结果与理论计算结果较吻合,验证了理论分析结果的正确性。

摩擦式双级分段变刚度汽车双质量飞轮设计理论研究及应用

提出基于摩擦的双级分段变刚度汽车双质量飞轮的设计理论,实现了兼顾低转速、低转矩小扭转角下具有小刚度的柔性和大扭转角时具有高反抗转矩和大刚度的设计要求。分析所提出的摩擦式双级分段变刚度双质量飞轮结构及工作原理;对所能实现的二级过载保护的结构实现进行剖析;导出摩擦式双级分段变刚度双质量飞轮转矩特性的数学力学模型;试验表明,转矩特性的测试结果与所构建模型的仿真分析基本一致;研究扭转刚度对传动系一、二阶共振转速的影响;将利用摩擦实现增大转矩和过载保护的理念引入双质量飞轮的设计,为高性能双质量飞轮产品的开发提供了设计思路,揭示出引入摩擦的双级分段变刚度双质量飞轮减振器优良减震的内在本质。

双质量飞轮扭转特性分析与整车试验研究

本文中针对双质量飞轮的性能展开台架与整车试验研究。首先分析了扭转角度对双质量飞轮静态扭转刚度的影响;其次对双质量飞轮样件进行台架试验,通过台架试验验证理论分析的正确性以及其刚度值满足扭转刚度设计要求;最后对双质量飞轮开展实车道路试验,分别获得怠速、匀速、加速、减速多工况下双质量飞轮对传动系扭振的减振性能。试验结果表明,双质量飞轮在各个工况下对传动系扭振都有明显的衰减效果;稳态工况(怠速、匀速)下双质量飞轮扭振衰减幅度约50%;非稳态工况(加、减速工况)下扭振衰减幅度约80%。

汽车动力传动系双质量飞轮式扭振减振器特性分析

分析几种典型双质量飞轮式扭振减振器的结构,对其工作原理进行详细阐述,着重研究四种典型双质量飞轮式扭振减振器的弹性特性和扭转刚度,对汽车动力传动系双质量飞轮式扭振减振器的选型和设计具有一定的参考价值。

汽车双质量飞轮扭振减振器性能仿真分析与匹配

通过三维实体建模、试验和计算获取的所研究车型动力传动系动力学参数,分别建立了动力传动系在怠速和行驶工况下的扭转振动仿真分析模型,分析了双质量飞轮扭振减振器对动力传动系固有特性及强迫振动响应特性的影响,并对双质量飞轮扭振减振器的主要性能参数进行了设计匹配,该项研究为双质量飞轮扭振减振器的设计匹配提供了参考。

乘用车加速工况动力传动系扭振分析与改进

采用简化的活塞曲柄连杆机构,以实测时变缸压为激励,同时考虑了曲柄连杆机构时变转动惯量、离合器非线性刚度、齿轮侧隙和齿轮啮合时变刚度等因素,建立了乘用车动力传动系3挡集中参数扭振模型,计算分析了传动系固有振动特性。进行3挡全油门加速工况下的试验和仿真,对比其飞轮、输入轴和输出轴的2阶主谐次扭振加速度信号,验证了模型的有效性。分析系统的扭振响应发现在2 500~2 700r/min之间系统发生共振现象,输入轴的最大扭振加速度值为1 650rad/s2。在模型中换用双质量飞轮后的试验和仿真都表明,在整个加速区间内避免了扭转共振现象,输入轴的最大扭振加速度值大幅度减小至313.6rad/s2。