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。

双质量飞轮减振性能对整车NVH影响的研究

双质量飞轮作为汽车传动系统中的重要部件,主要功能就是减振降噪,提升整车NVH水平,本文通过整车测试及传动系统模拟仿真计算,对双质量飞轮减振性能进行优化,进一步提升整车NVH水平。

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。

一种用于MEMS加速度计温度性能提升的双质量全差分结构

微电子机械系统(MEMS)加速度计作为应力敏感器件,很容易受到外界应力的影响,尤其是对温度应力非常敏感,MEMS加速度计的温度性能成为了制约加速度计性能提升的关键因素。为了提高MEMS加速度计的温度性能,减小温度漂移,提出了一种新型的双质量、全差分MEMS敏感结构方案。通过双质量的差分效果,可以将外界温度变化引起的变形差分掉,从而降低加速度计的温度系数,提高温度性能。利用有限元仿真的手段,优化双质量结构的布局,验证加速度计的温度漂移结果。实验结果表明,加速度计温度性能得到了有效提升。

基于多目标优化的航空重油活塞发动机双质量飞轮毂盘结构轻量化设计

针对航空重油活塞发动机双质量飞轮毂盘在实际运行中多次发生疲劳或断裂的问题,提出一种基于响应面法的多目标联合优化方法。建立毂盘有限元仿真计算模型,以毂盘结构参数为设计变量,质量和疲劳寿命设定为优化目标,对结构参数进行灵敏度分析确定优化参数。根据Kriging响应面模型与非参数回归响应面模型拟合精度确定后续多目标优化的响应面模型。通过多目标优化得到1403组pareto解集,从1403组解集中选出最优解,并通过有限元仿真计算验证最优解。结果表明:毂盘质量减轻约3.3%,疲劳寿命提升约87.5%,最大Von mises应力降低约5.4%,最大总变形降低约2.1%;该优化方法在确保安全性的前提下明显提升毂盘轻量化效果,同时为相关结构的优化设计提供参考。

双质量块薄膜型声学超材料的隔声特性分析

基于超材料隔声原理设计了一种双质量块薄膜型声学超材料结构,通过试验和有限元方法对其隔声性能进行了研究,并基于数值方法进一步研究了其隔声特性影响因素。结果表明:所设计的双质量块薄膜型声学超材料在中低频区域能产生两个传声损失峰值;增加薄膜上质量块半径或厚度会使传声损失曲线整体向低频区域移动;增加质量块之间距离会使第一个隔声峰对应频率和第二隔声峰对应频率出现先减小后增大的变化规律,当质量块之间距离在1.2 mm左右时,第一隔声峰对应频率的极小值为440 Hz,当质量块之间距离在2.4 mm左右时,第二隔声峰对应频率的极小值为685Hz;减小薄膜厚度或预应力会使传声损失曲线整体向低频区域移动。

基于虚拟双质量模型及状态反馈的PMSLM速度环自调试方法

永磁同步直线电机直接驱动负载存在驱动系统数学建模困难、个别频率点共振现象突出等特征,导致速度闭环控制器参数手动最佳整定困难。为解决该问题,提出了一种速度环的自调试方法。为描述个别频率点共振现象,提出虚拟双质量模型,结合q轴电流-速度频率响应数据及复向量拟合算法辨识双质量模型参数;以动子速度、弹性力、负载末端速度及动子速度误差积分值为基础,构建速度闭环的状态反馈控制策略,按照抑制共振及二阶临界阻尼原则配置反馈系数。实验结果表明,动子速度无超调且快速跟踪给定值,并能有效抑制机械共振,实现了速度环的自调试。

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。

基于Matlab汽车双质量飞轮扭振仿真试验研究

由于汽车动力传动系统的自由度、分布质量、刚度和阻尼不统一,所以在工作的过程中会受到许许多多的扭转振动,产生振动和噪声,减少结构强度,影响行车的安全性与舒适性。因此,降低动力传动系的产生的振动具有十分重要的意义,双质量飞轮可以合理地减少动力传动系统带来扭振。文章利用Matlab软件建立了汽车传动系统在不同工况下的扭振模型,通过该模型详细分析和对比了双质量飞轮和从动盘扭转减振器的减振效果,结果表明双质量飞轮更有利于减少扭振的发生。

双质量飞轮的典型结构及特点

随着经济的发展和道路交通环境的不断改善,以及能源和污染问题的日益突出,轿车的设计正在向着大扭矩、轻量化的方向发展。但是,这同时也使得汽车传动系的扭转振动加剧,尤其是柴油机的使用,更增加了传动系扭振的控制难度。

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。

双质量块调谐输出式硅MEMS陀螺仪的理论计算及仿真

提出了一种双质量块调谐输出式硅MEMS陀螺仪。采用两块反相、同频、等幅振动质量块作为敏感单元,通过测量谐振器谐振频率变化来计算转速的大小。推导了哥氏力与输入转速的传递函数,用瑞利-里茨法求得在轴向力作用下梁的固有频率方程,利用马蒂厄方程分析了双端音叉谐振器的运动数学表达式及陀螺仪标度因数方程。ANSYS分析表明:谐振器固有谐振频率为4.0431×106Hz;在谐振器端部施加1×106Pa预载荷后,谐振频率偏移量为20.7 kHz。仿真结果验证了理论推导的正确性。该陀螺仪减少了振动噪声及能量损耗,消除了外界共模加速度引起的误差。

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。

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。

双质量解耦硅微陀螺仪的非理想解耦特性研究和性能测试

为了分析双质量解耦硅微陀螺结构中的机械耦合误差,对微陀螺结构的非理想解耦特性进行了研究。首先,阐述了双质量解耦硅微陀螺仪的结构原理,推导了双质量解耦硅微陀螺仪的检测位移;接着构建检测框架在驱动模态下非理想的解耦模型,推导了由非理想解耦导致检测框架的平动位移与转动位移的公式;然后进行了结构非理想解耦特性仿真分析,对驱动模态时检测框架和检测模态时驱动框架的非理想运动特性进行仿真,结果表明检测框架的残余平动位移达到驱动位移的0.86%,最大转动残余位移达到了驱动位移的2.7%,而驱动框架的平动残余位移达到了检测位移的1.36%,转动残余位移达到了检测位移的0.87%;最后,对加工的双质量解耦硅微陀螺结构芯片的非理想解耦误差进行了测量,结果表明非真空封装下的正交误差达到158.65(o)/s,失调误差为19.03(o)/s,偏置稳定性达到12.01(o)/h。

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.

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。

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。

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。