动力传动系统简化原则

动力传动系统简化原则对动力传动系统这样一个非线性系统，由于刚度、质量、阻尼等都分布不均匀，为了达到一个让简化后的系统模型与实际更加贴近，能更准确反映振动系统特性，我们经常需要根据一些原则进行简化，简化原则如下： 将系统中所有部件简化并等效为由具有转动惯量、无刚度的圆盘和没有转动惯量的但具有扭转刚度的弹簧组成。圆盘之间通过理想弹簧连接。 将发动机按曲拐个数简化为几个圆盘，转动惯量较大时，可以简化到部件旋转中心线上，如飞轮等； 相邻两集中质量圆盘之间轴段的转动惯量均等分配到两集中质量上，如离合器从动轴与变速器第一轴的齿轮之间的转动惯量可分配到离合器和变速器齿轮简化的集中质量上；不考虑变速器中的同步器的转动惯量；简化后的系统以发动机曲轴转速为统一标准，即根据传动比的计算以及能量守恒的原则，将所有部件简化为与曲轴同转速的一个当量系统；相邻两集中圆盘之间的连接轴，计算出该轴段的扭转刚度，作为该两集中质量圆盘之间的当量刚度； 离合器扭转减振器、等弹性部件永琪实际扭转刚度作为集中圆盘间等效当量刚度。 传动系中装配有液力耦合器时，由于它只传递扭矩不传递振动，故传动系中装配有液力耦合器时，把耦合器从动盘和主动盘分为两个互不相干的的扭振系统。对于形状不规则、质量分布不均匀的系统例如发动机，可以将每个汽缸的曲轴、活塞、平衡块、连杆、等部件的转动惯量集中在各自曲柄中心线上，作为一个集中质量点进行等效处理；变速器处于不同档位，简化为具有不同参数的集中质量，因为每档的传动比不同，转化后的刚度、转动惯量就不同； 由于齿轮的不考虑齿轮啮合后的变形对系统刚度的影响， 对于阶梯轴等其他复合轴段，按轴段连接的形式进行刚度的串联、并联计算等效刚度。只考虑较大的阻尼，如发动机缸内润滑油阻尼，离合器减振器弹性阻尼，不考虑其他微小阻尼。一切所有外部激励都施加在惯性部件上。本文所用车辆配置参数为某四缸、四冲程发动机、三轴五档变速器，对其简化后的物理模型如下图所示。图 3.2本文所用车辆车动力传动系统简化图 3.2.1.4传动系统各个3.2.1.3动力传动系统各总成的简化 发动机的简化本文采用的车辆发动机为四缸、四冲程的柴油发动机、将其简化为6个集质量和5个轴段理想弹簧。将发动机自由端扭转减振器的质量和它到第一个轴段K1之间的曲轴的一半质量统一集中到第一个集中圆盘上，即第一个集中质量为减振器和第一个轴段的质量一半之和。第一个气缸内所有部件的质量以及该缸左右两边轴的质量的1/2的之和集中到第二个圆盘上面。其他几个缸类似做法，将最后一个缸发动机飞轮之间轴段的质量的一半加上飞轮质量集中到第六个集中质量上面。扭转减振器与第一缸之间简化为一个具有弹性刚度和阻尼的弹簧。 离合器的简化将离合器的主动部分简化到飞轮上，将其从动部分与变速器第一轴简化到第七个集中质量上，那么离合器主、从动部分简化为一个带有刚度和阻尼的弹簧。变速器的简化 将变速器简化为一个具有惯性的质量盘，第一轴上的齿轮以及中间轴、输出轴上面的齿轮以及轴本身都是具有一定转动惯量的部件，因此这些部件根据传动比等效转换为一个集中圆盘，另外必须将传动轴的一半简化为变速器这个第八个集中质量上。因此变速器处于不同档位时，简化后会得到不同的的惯性参数和弹性刚度。驱动桥的简化驱动桥不仅连接了传动轴并且它上面包含了主减速器、差速器、两段半轴等，这些都是具有一定质量的惯性部件和具有扭转弹性的半轴。因此将传动轴的后半段与主减速器、差速器、半轴的一半统一简化为一个集中圆盘；因此也需要根据传动比的关系确定简化后的当量参数。车轮简化将两个半轴与车轮连接的一半集中到车轮上来，形成第十个集中质量。下表表示简化后各部分参数对应情况。序号惯性集中质量圆盘当量转动惯量弹性轴段当量扭转刚度1发动机自由端扭转减振器J1扭转减震器与第一缸之间的轴段K12第一气缸的运动部件J2一缸与二缸之间轴段K23第二气缸的运动部件J3二缸与三缸之间轴段K34第三气缸的运动部件J4三缸与四缸之间轴段K45第四气缸的运动部件J5四缸与飞轮缸之间轴段K56飞轮与离合器主动盘部分J6离合器扭转减振器K67离合器从动盘部分与变速器第一轴的一半J7变速器第一轴段K78变速器各个部分与传动轴前一半J8变速器输出轴与传动轴之间轴段K89传动轴后一半与驱动桥部分J9驱动桥与车轮之间K910后驱动车轮J10 表3.1简化后各部分参数对应情况部分当量参数的计算1 转动惯量的计算转动惯量是物体作旋转运动时惯性的体现，它与物体平动时的质量的物理意义相当，是对物体旋转惯性的一种度量，也是旋转动能的贮存基体。物理学上把刚体绕某个轴在转动时的转动惯量定义为：