扭转减震器设计开题报告.doc

中 北 大 学毕业设计开题报告学 生 姓 名：蔡增源学 号：0601074104学 院、系：机电工程学院 动力机械系专 业：地面武器机动工程设计题目：EQ1108K型柴油车离合器的扭转减震器设计指导教师:徐忠四 讲师 2010 年 3 月 17 日 毕 业 设 计 开 题 报 告1结合毕业设计课题情况，根据所查阅的文献资料，撰写2000字左右的文献综述：文 献 综 述1.1国内外研究现状、发展动态随着社会经济的发展，汽车走进了千家万户，人们在享受着汽车带来的便利的同时也对汽车的性能提出了更高的要求。离合器作为汽车上一个必不可少的部件，除了能通断动力传动以外，还有减振调频的功能，越来越受人们的重视。汽车传动系中的扭转振动将加大传动系零部件如轴、轴承、齿轮、壳体等的载荷，提高车厢内的噪声水平，降低汽车的行驶舒适性，汽车传动系的振动也是导致整车振动的主要原因。据统计，我国因运输车辆的振动使包装不妥的产品受损，所造成的经济损失一年达数亿元。同时由于轿车、客运车市场的发展，对汽车平顺性的要求也越来越高，振动使乘客产生不舒适的感觉，使驾驶者易疲劳降低了安全性，也使汽车零部件因振动而减少寿命，甚至使汽车的燃油经济性变差【1】。因此，需要分析研究汽离合器在汽车传动系统中的作用，建立传动系的振动模型，找出离合器最优工作状态和最优参数，为改善传动系的扭转振动状况找到一些新思路，为厂家研究开发新型离合器提供理论依据。现今所用的盘片式离合器的先驱的多片盘式离合器，它是直到1925年以后才出现的。多片离合器最主要的优点是，在汽车起步时离合器的接合比较平顺，无冲击。20世纪20年代末，直到进入30年代时，只有工程车辆、赛车和大功率的轿车上使用多片离合器。多年的实践经验和技术上的改进使人们逐渐趋向与首选单片干式摩擦离合器，因为它具有从动部件转动惯量小、散热性好、结构简单、调整方便、尺寸紧凑、分离彻底等优点，而且在结构上采取一定措施，已能做到接合平顺，因此现在广泛用于大、中、小各类车型中。如今单片干式摩擦离合器在结构设计方面相当完善。采用具有轴向弹性的从动盘，提高了离合器接合时的平顺性。离合器从动盘总成中装有扭转减振器，防止了传动系统的扭转共振，减小了传动系噪声和动载荷，随着人们对汽车舒适性要求的提高，离合器已在原有基础上得到不断改进，汽车上愈来愈多地采用具有双质量飞轮的扭转减振器，能更有效地降低传动系的噪声【2】。1.2扭转减震器介绍汽车传动系扭转减震器，按其所在位置可分两类：一类装在从动盘总成中，另一类装在飞轮处，两者都与离合器的结构设计有关。装在从动盘中的扭转减振器在20世纪30年代前后就已经用于汽车。通常说的扭转减振器指的就是它。装在飞轮处的扭转减震器出现较晚，目前采用的并不普遍。由于在飞轮处装减振器，故还要附加一个飞轮。为了和前者的名称上有所区别，就将其简称为双质量飞轮。双质量飞轮在减振降噪的效果上，是优于装在从动盘出的扭转减振器的，但是这两种减振器的减振设计理论分析基础是一样的，机构功能的基础原理也是相近的【3】。1.2.1扭转减振器的功用汽车行驶中，传动系传递发动机转矩时，由于内燃机工作不均衡，转矩周期性的变化会引起传动系扭转振动。如果传动系发生扭转共振，将使传动系零件的应力成倍的增加，而这种盈利会有变质的性质，会使传动系零件的疲劳寿命大大下降。扭转振动还是引起齿轮噪声的重要条件，尤为人们关注【4】。为了消除这种有害的共振现象，常用的方法有传动系中串联一个弹性阻尼装置减振器，依靠其弹性阻尼特性来降低振动水平。减振器还有如下几个作用：（1） 可以局部或者完全的补偿变速器第一轴和曲轴的不同轴度。不同轴度会使离合器摩擦副的磨损增加；（2） 利用减振器的弹性装置来缓和传动系转速急剧变化时产生的动载荷。例如在发动机高转速下猛抬离合器踏板使汽车起步时，由于减振弹簧的缓冲作用，是传动系动载荷明显下降，有利于汽车平稳起步【5】；（3） 降低发动机曲轴与传动系接合部分的扭转刚度，调谐传动系扭振固有频率；（4） 增加传动系扭振阻尼，抑制扭转共振响应振幅，并衰减因冲击而产生的瞬态扭振；（5） 控制动力传动系总成怠速时离合器与变速器轴系的扭振，消减变速器怠速噪声和主减速器与变速器的扭振与噪声【6】；（6） 缓和非稳定工况下传动系的扭转冲击载荷和改善离合器的接合平顺性；（7） 从动盘的扭转减振器是防止了传动系统的扭转共振，减小了传动系噪声和动载荷，使飞轮的压盘与从动盘平稳结合，传输动力【7】。1.2.2扭转减振器的一般结构扭转减振器主要由两个部分组成：弹性元件和阻尼元件。依据阻尼元件不不同，减振器又可分为：弹簧摩擦片、液阻式和橡胶金属式。现在绝大部分离合器从动盘减振器都是采用弹簧膜片式【8】。1.3 选择双质量飞轮减振器优点与缺点双质量飞轮减振器优点如下：(1) 可以降低发动机、变速器振动系统的固有频率，以避免在怠速转速时的共振【9】；(2) 防止变速器在怠速乃至在汽车整个行驶速度范围出现齿轮噪音【10】；(3) 双质量飞轮相当于一机械低通滤波器，改善了隔振效果，这样就可以在变速器中 采用低粘度的齿轮油二不会有齿轮噪音【11】；(4) 增大减振弹簧的位置半径，降低减振弹簧刚度K，并允许增大转角【12】；(5) 由于双质量飞轮减振器的减振效果较好，在变速器中可采用粘度较低的齿轮油而不致产生齿轮冲击噪声，并可改善冬季的换挡过程。而且由于从动盘没有减振器，可以减小从动盘的转动惯量，这也有利于换挡【13】。双质量飞轮减振器缺点如下：由于减振弹簧位置半径较大，高速时受到较大离心力的作用，使减振弹簧中段横向翘曲而鼓出，与弹簧座接触产生摩擦，使弹簧磨损严重，甚至引起早期损坏【14】。双质量飞轮减振器主要适用于发动机前置后轮驱动的转矩变化大的柴油车中【15】。1.4课题研究目的结合本人毕业设计任务书，完成本课题的现实意义在于拟定传动方案、结构设计、机械制图、编写技术文件、查阅资料以及贯彻国家标准等方面进一步地提升，树立正确的设计思想，掌握一定的设计方法，更进一步地提升结构分析、结构设计和计算能力。参考文献l刘修翼.车辆传动系统分析.北京:国防土业出版社，1998年6月：2330.2冯辛安,黄玉美. 机械制造装备设计.北京:机械工业出版社,1999年3月:5759.3刘胜田.液力双质量飞轮式扭转减振器.汽车运输，2000年第九期:1417.4徐石安，江发潮.汽车离合器.北京:清华大学出版社，2005年8月:130135.5瑜凡，林逸.汽车系统动力学.北京：机械工业出版社，2005年7月：130134.6蒋国平，王国林，陈步达.车辆动力传动系振动研究述评.江苏理工大学学报自然科学版.2000年5月:2226.7蔡学熙.现代机械设计方法实用手册.北京:化学工业出版社，2004年2月:269278.8关文达.汽车构造，第二版.北京:机械工业出版社，2004年1月:284298.9陈民.机械振动系统一分析、测试.武汉:华中科技大学出版社，2004年10月97135.10李丽莉.汽车振动系统的简化及响应模拟.太原:华北工学院报，1999年7月：147149.11余志生.汽车理论.北京:机械工业出版社，2000年4月：7190.12王猛.基于ADAMS的急救车担架支架减震特性仿真分析和优化设计.北京：中国人民解放军军事医学科学院，2009年3月：3436.13马俊福.基于VR的车辆振动虚拟测试系统研究.浙江大学，2008年2月：109112.14高亮.双质量飞轮扭转减振器的研究与优化分析.上海交通大学，2008年7月：5658.15吕春峰，双质量飞轮扭转特性研究和仿真分析.上海交通大学，2008年9月：2328. 毕 业 设 计 开 题 报 告本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）：2.1本课题要研究或解决的问题针对毕业设计的题目及其内容要求，本毕业设计要研究和解决的问题包括：(1)确定离合器的内部机构数据，进而设计扭转减震器；(2)绘制离合器扭转减震器的装配图纸，图纸绘制必须符合国家标准；(3)绘制离合器扭转减震器关键零件图纸，图纸绘制必须符合国家标准；(4)把毕业说明书翻译成英文，并用计算机打印毕业设计说明书。2.2本课题拟采用的研究手段2.2.1确定扭转减振器的总体方案 双质量飞轮在减振降噪的效果上，是优于装在从动盘出的扭转减振器的，但是这两种减振器的减振设计理论分析基础是一样的，机构功能的基础原理也是相近的，所以选择带有双质量飞轮扭转减振器的膜片弹簧减振器进行设计。2.2.2扭转减振器零件的计算与选择（一）扭转减振器的特性及主要参数的选择图1为离合器扭转减振器特性曲线图。图中反映了扭转减振器特性的一些参数，其中斜线表示扭转力矩Td，朝上方向共有4条斜线，表示有4级刚度，垂直线表示从一级进入另一级需要克服的预紧力矩Tn；两斜线间的间隔反映了减振器工作时的摩擦；图1 扭转减振器特性曲线示例上述反应的离合器减振器特征曲线的参数中，除了花键间隙因设计需求无法调整外，其他如减振器的扭转刚度Kd、摩擦力矩Td、预紧力矩Tn及刚度级数都需要合理选择，以确保系统的性能，而其中扭转刚度Kd及摩擦力矩Td又是扭转减振器中最为关键的参数。（二）性能参数计算离合器从动盘上扭转减振器的性能参数计算可参考下列步骤进行；（1） 确定发动机飞轮处激振力矩谐量和发动机工作转速范围的频谱；（2） 选择不同的摩擦力矩，使用计算机根据计算模型作数值模拟计算，确定最佳摩擦力矩，依据是，考虑在各档下发动机的所有各工况，在变速器输入轴上的弹性力矩幅值为最小；（3） 确定预应力矩Tn；（4） 由摩擦力矩、极限力矩和预紧力矩，确定减振弹簧的布置尺寸及几何尺寸，确保减振弹簧有足够的减振寿命；（三）减振弹簧计算在确定减速器的主要参数之后，即可根据布置上的可能来确定和减振弹簧设计相关的尺寸。（1） 减振弹簧的分布半径R；（2） 减震弹簧数量Z；（3） 全部减振弹簧总的工作负载Pz；（4） 单个减振弹簧的工作负荷P；（5） 减振弹簧尺寸；（6） 从动片相对从动盘毂的最大转角；（7） 限位销与从动盘毂缺口侧边的间隙1；2.2.3双质量飞轮原理实践表明，汽车传动系通常会有一两个固有频率落在发动机常用转速范围之内，这是引起变速器噪音和车内噪声的主要原因，研究表明，要降低这两阶容易造成传动系共振的固有频率，只有在变速器和离合器之间增加转动惯量到在变速器和离合器之间增加转动惯量，最好的也是唯一的方法是在结构设计上把原先装在离合器从动盘上的扭转减振器移至飞轮处，把飞轮分成两部分：第一质量飞轮和第二质量飞轮。第一质量飞轮直接装在曲轴上，其原先飞轮的作用；第二质量飞轮独立于第一质量飞轮，这两者之间装有大容量扭矩的扭转减振器，通过该扭转减振器将第一和第二质量飞轮相联系，第二质量飞轮起附加质量的作用。离合器总成则装在第二质量飞轮上。当离合器接合上时，第二质量飞轮和变速器第一轴呈刚性连接。因此，第二质量飞轮实际上还包括离合器总成（含有离合器盖、压盘及从动盘等），显然，这就增加了变速器第一轴前段所连接的转动惯量。双质量飞轮结构如图2 图2 具有双质量飞轮减振器的膜片离合器1、第一质量飞轮2、第二质量飞轮3、离合器盖总成4、离合器从动盘5、轴承6、短轴7、滚针轴承8、曲轴凸缘9