CN106326561A - 一种新型外旋轮线型离心摆吸振器设计方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种新型外旋轮线型离心摆吸振器的设计方法。本发明包括转子、摆子和滚子，所述外旋轮线型是指将转子和摆子的弧形槽的曲线形状设计为外旋轮线型形状，确定了外旋轮线型离心摆需设计的性能参数，该类型的离心摆吸振器可优化的参数较多，且本发明推导了外旋轮线型的离心摆吸振器的设计流程。

Description

一种新型外旋轮线型离心摆吸振器设计方法

技术领域

本发明涉及一种适合应用于车辆传动系统扭转减振器的新型外旋轮线型离心摆吸振器设计方法。

背景技术

随着车辆传动系统NVH（Noise, Vibration and Harshness）技术的不断发展，为了解决传动系统出现的变速器齿轮敲击、Clonk等振动噪声难题，传统从动盘式扭转减振器减振能力有限，并且增大减振器阻尼的措施往往会降低传统系统传动效率；双质量飞轮式扭转减振器相比传统从动盘式扭转减振器，减振效果较明显，但是双质量飞轮式扭转减振器结构较复杂和制造工艺要求高，生产制造成本较高，该因素极大地限制了双质量飞轮式扭转减振器的发展。在此基础上，离心摆吸振器应运而生，离心摆吸振器相较于双质量飞轮式扭转减振器，结构更为简单，减振效果更为明显，具有广泛的市场应用前景。

目前，关于离心摆吸振器的研究主要停留在结构设计和总成布置上，而对于离心摆的具体细节结构设计仍处于不断尝试探索阶段。离心摆吸振器的摆子相对于转子的运动轨迹设计及优化是离心摆吸振器设计的核心技术，目前设计出来的运动轨迹主要是固定曲率半径的圆弧形，研究表明该类型的离心摆减振器具有较强的非线性特性，当离心摆的转子运动的幅值过大时，摆子的运动可能会加剧转子的振动而引起离心摆系统的失稳。此外，圆弧形运动轨迹的离心摆吸振器具体设计方法仍处于不断尝试中，该类型离心摆吸振器可优化的参数较少，且仍未明确给出确定参数结构吸振器的振动吸振率预测方法，这些因素都较大地限制了离心摆吸振器的实际工程应用。

现有的摆子相对于转子运动轨迹为固定曲率半径的圆弧形的离心摆减振器，具有较强的非线性特性，离心摆固有频率与摆子幅值有关系，当离心摆的摆子振动的幅值过大时，摆子的运动可能会加剧转子的振动而引起离心摆系统的失稳。

发明内容

本发明关键的技术问题是创新性地给出一种新型外旋轮线型离心摆吸振器的设计方法。

本发明包括转子、摆子和滚子，所述外旋轮线型是指将转子和摆子的弧形槽的曲线形状设计为外旋轮线型形状，转子和摆子的弧形槽的曲线形状设计步骤如下：

绘制EP1曲线；当半径为b的动圆沿着半径为a的定圆的外侧无滑动地滚动时，动圆圆周上的一点P所描绘的点的轨迹，即为EP1，由下式算得：

B，绘制EP2曲线；由下式算得：

C，建立装有外旋轮线型离心摆吸振器的简化模型；

D，给定外旋轮线型离心摆吸振器固有频率大小为：

。

本发明的优点是，摆子相对于转子运动轨迹为外旋轮线型的离心摆减振器，离心摆吸振器固有频率为定值，当离心摆的摆子幅值过大时，离心摆系统不会出现失稳问题，且当转子在同等的激励扭矩下，外旋轮线型离心摆具有比固定曲率半径的圆弧离心摆更好的减振效果。

本发明创新性地给出外旋轮线型的离心摆减振器设计方法，明确了外旋轮线型离心摆需设计的性能参数，该类型的离心摆吸振器可优化的参数较多，且本发明推导了外旋轮线型的离心摆吸振器的设计流程，给出确切的振动吸振率的评价指标。

附图说明

图1 离心摆减振器结构简图；

图2是本发明弧形槽示意图；

图3是外旋轮线曲线形成示意图；

图4是外旋轮线摆示意图；

图5是外旋轮线型离心摆吸振器简化模型图；

图中标号说明：

1-转子的弧形槽；2-摆子的弧形槽；3摆子；4-滚子；5-转子。

具体实施方式

请参阅附图所示：

（1）基于如图1所示的离心摆吸振器结构，包括转子、摆子和滚子，该机构可安装在扭转减振器的从动部分。本发明主要针对转子和摆子的弧形槽的曲线形状进行设计，如图2中弧形槽的下侧长圆弧MN。

（2）本发明将转子和摆子的弧形槽的曲线形状设计成为外旋轮线型，外旋轮线的形成过程如图3（a）中所示：当半径为b的圆沿着半径为a的定圆的外侧无滑动地滚动时，动圆圆周上的一点P所描绘的点的轨迹，如图3（a）中最外侧粗实线EP1所示，该曲线轨迹形状由两圆的半径所决定，其参数方程为：

图3（a）中，弧线EP2为与外旋轮线EP1对应的渐屈线，其参数方程为：

。

（3）图3（b）中粗实线EP3和EP4分别为弧线EP2和EP1的一部分，弧线EP3和弧线EP4形成一个外旋轮线摆。此时，摆子可等效成质点m，质点m相当于系在一条长度等于弧OA（等于OP）的绳子上，绳子的另一端固定于点O。质点m和绳子在弧线OA和弧线OB之间来回自由振动，其运动轨迹为弧线EP1，图2中弧形槽的下侧长圆弧MN即取自弧线EP4。

（4）建立如图4所示的装有外旋轮线型离心摆吸振器的简化模型，转子的转动惯量为I，转子所受外加力矩为T。EP Path为一轨迹为外旋轮线的滚槽，一个质量为m的小球在该滚槽内滚动，摩擦阻尼系数为c _a。O_c为外旋轮线摆的虚拟悬挂点，外旋轮线滚槽顶点V的曲率半径（即O_cV）为l，O_c到转子中心的距离（即OO_c）为r。XOY为模型的主坐标系（静止），X_cO_cY_c为外旋轮线摆的局部坐标系，与转子固连，随着转子旋转。离心摆系统的总动能E为：

系统的能量耗散函数D为：

将公式（5）和公式（6）带入拉格朗日方程：

该外旋轮线型离心摆的运动微分方程为：

公式（8）和公式（9）中，

。

（5）假定转子施加的激励大小为：

此时，外旋轮线型离心摆吸振器仿真所需参数如表1中所示，可见，外旋轮线型离心摆吸振器可优化参数多。

基于表1参数，给定外旋轮线型离心摆吸振器固有频率大小为：

外旋轮线型离心摆吸振器固有频率只有转子的角速度成正比，和摆子的振幅无关。

计算外旋轮线型离心摆减振器的振动吸收率为：

式中，为不加装离心摆的转子的角加速度均方根值，为加装离心摆的转子的角加速度均方根值。

本发明外旋轮线型离心摆吸振器固有频率为定值，可解决圆弧形运动轨迹的离心摆吸振器运动失稳问题，且外旋轮线型离心摆吸振器有比固定曲率半径的圆弧离心摆更好的减振效果；创新性地给出外旋轮线型的离心摆减振器设计方法，推导了外旋轮线型的离心摆吸振器的设计流程，给出确切的振动吸振率的评价指标。

离心摆吸振器的固有频率与转子转速有关而与摆子转速无关，当离心摆的摆子幅值过大时，离心摆系统不会出现失稳问题，且当转子在同等的激励扭矩下，外旋轮线型离心摆具有比固定曲率半径的圆弧离心摆更好的减振效果。

Claims (1)

1.一种新型外旋轮线型离心摆吸振器设计方法，包括转子、摆子和滚子，其特征在于，所述外旋轮线型是指将转子和摆子的弧形槽的曲线形状设计为外旋轮线型形状，转子和摆子的弧形槽的曲线形状设计步骤如下：

绘制EP1曲线；当半径为b的动圆沿着半径为a的定圆的外侧无滑动地滚动时，动圆圆周上的一点P所描绘的点的轨迹，即为EP1，由下式算得：

B，绘制EP2曲线；由下式算得：

C，建立装有外旋轮线型离心摆吸振器的简化模型；

D，给定外旋轮线型离心摆吸振器固有频率大小为：

。