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内容简介：

英文翻译：第一章介绍1.1研究的目的机动车的传动链从20世纪60年代开始受到了更多的关注。更好的理解传动链是提高车辆性能和服务寿命的改进设计的本质要求。传动部件失效和车辆性能低下的两个主要原因是传动链的振动和传动链对对冲击载荷的短暂响应。1）振动：传动链的振源主要有：发动机转矩的变化，齿轮轮齿上的沙眼，普遍的连接等。但更重要的振动来源是发动机。当任何一个发动机转矩协件的频率等于传动链的自然频率，共振就会发生。共振幅度由系统阻尼决定。在共振频率下操作非常危险。可能导致过载或使某些部分失效，引起齿轮冲击，使司机和乘客感到不舒服。阻止传动链的共振可以通过小心选择和安排转动部件的惯性矩和连杆的硬度来避免在共振频率下操纵，或者通过增加系统的阻尼使共振的影响减轻。2）对冲击载荷的短暂响应：传动链的冲击载荷主要来源是齿轮啮合和突然地改变操纵指令或车辆的装载。传动链中这种暂时转矩的大小决定于冲击载荷的大小和传动链的暂态特性。传统的车辆设计者们计算一个未知的动力载荷会用稳态转矩乘上一个安全因素如1.5、3.0或者5.0。用一个安全因素通常会导致设计不可行。即使设计可行，结果也可能是某些传动部件失效的结果。新测试技术和计算机技术的出现让动力工程师在研究车辆动力和新工具的领域中有了新的视野。用车辆模型进行计算机模拟，不仅帮助研究工程师，也让设计工程师能评价不同的相互竞争的设计，选择最好的方案，和优化已完成的设计方案的参数。这要求发展一种车辆模型，这种模型的准确性可以通过比较模拟反应和测试反应来论证。传动链最重要的部分是发动机。不仅因为发动机是振动的主要来源，而且它也为车辆提供动力。因此传动链的暂态特性必定受到其影响。所以一个准确的发动机模型是模拟传动链的必然要求。学习的目的是获得一个能用于传动链模拟的准确发动机模型。这个模型将被证明拥有高度的流动性、多轮的汽车发动机。1.2动力特性1.2.1稳态特性 发动机的稳态特性就是发动机平均速度、平均转矩和均衡状态下燃料供给量之间的关系。这个属性决定了发动机的功率，车辆的加速度、最大速度、最大装载量和车辆的其它重要性能特性。发动机的稳态特性通常指示在发动机的铭牌上。1.2.2短暂行为 一个准确的对传动链暂态属性的陈述必然能够预示在短暂操作中车辆的暂态反应和传动链转矩的波动。传动部件的失效通常是由于传动链的短暂转矩。这种转矩有可能比在平稳操作中的转矩高得多。因为发动机是车辆传动链的主要部分，所以发动机的暂态特性在车辆对突然改变操作指令、车辆负载或者改变齿轮传动比的反应中对传动链的转矩将产生很大的影响。1.2.3 极限振动传动链的主要振动来源是发动机。发动机的转矩通过曲轴传递给传动链，因此会周期性的波动。发动机激励的两个主要组成部分是燃烧室压力脉动和回程活塞的惯性矩变量。这两个改变的转矩提供给发动机的惯性系统，引起传动链振动。 发动机的许用应力，阻尼和惯性是传动链系统的一部分，部分的决定传动链的共振频率。这个极限频率在发动机的频率范围内。传动链的共振频率将会引起传动链的共振。传动链共振会引起疲劳失效和增加传动链部件磨损和让乘客不舒服。准确的估算发动机激励特性，惯性和许用应力在预测传动链的共振很重要。1.3文献参考1.3.1控制模型在发动机模型研究领域中的最近研究中大多都有对控制目标的研究。这种模型通常用来设计和评估用于动力控制或者传递控制的发动机控制系统。在发展发动机控制系统模型中主要牵涉的是发动机的暂态响应，而不是发动机的极限振动。汽缸压力脉动和惯性矩没有被考虑，曲柄连杆机构的惯性变量也没有被考虑。只有发动机的转矩平均值和发动机的惯性被代表性的使用。所以发动机模型仅能提供暂态响应，而不是发动机的极限振动。一个典型的发动机控制系统模型能考虑大概只有不同的几个等式：发动机的速度与模型的输出速度；发动机的加速度和发动机的输出转矩与模型的输入。1.3.2振动模型为了在发动机模型中包括发动机振动，汽缸压力脉动，惯性矩，发动机的惯性变量和发动机的阻尼必须考虑。1.3.2.1压力脉动发动机功率来自汽缸压力。汽缸压力的变化在一个冲程循环中是固定的。输入能量和汽缸压力跟空气压力关系密切，但是在压缩和爆炸的压力能达到空气压力的100倍，在有的情况可能更多。这种变化的压力通过曲柄连杆机构提供给发动机的输出柄。它是另一个振动源。所以这种由汽缸压力提供给曲柄连杆的转矩是变化的。汽缸压力转矩的振动被例21的模型计算且当作一个曲柄角的函数。1.3.2. 2惯性变量和惯性力各种样式的连杆和活塞的惯性和惯性矩对发动机输出转矩的变化也是有影响的。计算惯性变量和惯性矩的数学方程能够通过使用动力理论获得。它在大多关于动力的书籍中找得到。Norling编写了一种计算机模拟程序去计算发动机部件的动力和压力。它是由变化的发动机惯性和惯性矩产生的。这个模型描述发动机是由各种刚性部件组成的。活塞部件、连杆和曲柄连杆也被考虑。在承受不同压力和连杆在不同速度下对转矩的影响被计算和记载。惯性矩对发动机振动的影响也被考虑的发动机模型则是由Tsangarides发明的。1.3.2.3发动机阻尼发动机摩擦和在线性系统中的粘性阻尼很相似。它是在发动机振动中要考虑的另一个因素。发动机汽缸活不同于输出转矩的飞轮的塞摩擦损失。这不包括泵损失和压缩损失。通常将发动机损失看作发动机速度和汽缸压力的一个功能。但是一个适合各种类型的发动机的摩擦模型很难发展。取得摩擦损失的最好方式是来自经验数据。1.1.3其他的一些重要文件参考上面的关于发动机模型的研究的参考是用标题安排顺序的。现在让我们学习参考一些独立的代表性的关于不同领域的发动机模型。发动机模型的复杂性通常依靠研究的目的。在关于发动机动力的书中，发动机的极限振动中的机械装置中通常看作有曲轴箱，飞轮，扭震防止装置和曲柄活塞机构。曲轴箱，扭震防止装置和飞轮的旋转惯性，不被看成是几个部分，而是看作由极限弹簧联系在一起的旋转惯性。连杆被看作刚性的，它的质量分配被简化为曲柄销和活塞销两质点和他们之间一根坚硬的，无重量的棒。往复式活塞也被考虑是刚性的，而且它的运动假定是线性的。引擎气体压力的效应被表示成一个曲柄角的函数。引擎操作条件对气体压力的效果不被考虑。引擎的负荷转矩被应用到飞轮。机构的磨擦通常被忽略。应用牛顿定律取得系统的运动方程。合并的方程式是非线性的，关于引擎惯量的输出角位移和输入激励的二阶微分方程。引擎极限振动的特性能够从分析系统方程获得。为了简化方程，一些系统的高次（三或者更高）变量如活塞的位移被排除。 活塞质量的改变效应在系统惯性上不被考虑。Draminsky、Pasricha和卡内基发表了一系列关于曲轴箱极限振动对曲柄活塞机构的影响的论文。研究的目的是解释一些巨型的低速的海上发动机失效的原因。但不能对传统的分析进行说明。Draminsky用非线性理论解释这种现象，并说明了这种现象发生是由于回程部分的惯性矩增加而使系统的惯性矩增加。卡内基和Pasricha为解释这种现象进行了更深入的调研。并努力理解和present惯性变量对曲柄活塞系统振动的影响。上面讨论的卡内基和Pasricha所用的系统方程是由二元方程简化而来的，是从单缸发动机导出的。这里只有发动机变量的第一频率的部分被使用，可能是因为这是一个单缸的低速的发动机模型。对于多缸发动机，这个简化方程不再适用。在模型中汽缸压力和摩擦损失没有考虑。在模型中汽缸压力和摩擦损失没有考虑。对于二阶微分方程，因为惯性变量也被考虑，角加速度的系数，还有位移和速度、曲柄角也改变。系统的惯性变量由曲轴箱的惯量和曲柄活塞机构的惯量组成。发动机振动分析使用惯性变量的线性系统方程揭示了曲轴箱会发生共振的发动机速度范围。不考虑惯性变量使得这难以预测。Kabele的模型和Norling的模型相当相似，尽管他们用于不同目的。Kabele的模型是用来模拟曲轴箱振动的，而Norling的模型是用来计算与发动机有关的力的。然而，在论文中给出的这两个模型除了以下不同点外相当相似。1）曲柄活塞机构变量的高次谐波不被除去，尽管它们的贡献不到百分之一。这会导致系统方程更复杂。2）一个连杆质量分配的比较正确的表示法被使用。