扭轉(zhuǎn)減震器的設(shè)計

1、第五節(jié) 扭轉(zhuǎn)減振器的設(shè)計 扭轉(zhuǎn)減振器主要由彈性元件(減振彈簧或橡膠)和阻尼元件(阻尼片)等組成。彈性元件的主要作用是降低傳動系的首端扭轉(zhuǎn)剛度，從而降低傳動系扭轉(zhuǎn)系統(tǒng)的某階(通常為三階)固有頻率，改變系統(tǒng)的固有振型，使之盡可能避開由發(fā)動機轉(zhuǎn)矩主諧量激勵引起的共振；阻尼元件的主要作用是有效地耗散振動能量。所以，扭轉(zhuǎn)減振器具有如下功能： 1)降低發(fā)動機曲軸與傳，動系接合部分的扭轉(zhuǎn)剛度，調(diào)諧傳動系扭振固有頻率。 2)增加傳動系扭振阻尼，抑制扭轉(zhuǎn)共振響應(yīng)振幅，并衰減因沖擊而產(chǎn)生的瞬態(tài)扭振。 3)控制動力傳動系總成怠速時離合器與變速器軸系的扭振，消減變速器怠速噪聲和主減速器與變速器的扭振與噪聲。4)緩和非

2、穩(wěn)定工況下傳動系的扭轉(zhuǎn)沖擊載荷和改善離合器的接合平順性。扭轉(zhuǎn)減振器具有線性和非線性特性兩種。單級線性減振器的扭轉(zhuǎn)特性如圖214所示，其彈性元件一般采用圓柱螺旋彈簧，廣泛應(yīng)用于汽油機汽車中。當(dāng)發(fā)動機為柴油機時，由于怠速時發(fā)動機旋轉(zhuǎn)不均勻度較大，常引起變速器常嚙合齒輪齒間的敲擊，從而產(chǎn)生令人厭煩的變速器怠速噪聲。在扭轉(zhuǎn)減振器中另設(shè)置一組剛度較小的彈簧，使其在發(fā)動機怠速工況下起作用，以消除變速器怠速噪聲，此時可得到兩級 圖 2-14 單級線性減速器的扭轉(zhuǎn)特性非線性特性，第一級的剛度很小，稱為怠速級，第二級的剛度較大。目前，在柴油機汽車中廣泛采用具有怠速級的兩級或三級非線性扭轉(zhuǎn)減振器。 在扭轉(zhuǎn)減振器中

3、，也有采用橡膠代替螺旋彈簧作為彈性元件，以液體阻尼器代替干摩擦阻尼的新結(jié)構(gòu)。減振器的扭轉(zhuǎn)剛度和阻尼摩擦元件間的摩擦轉(zhuǎn)矩是兩個主要參數(shù)。其設(shè)計參數(shù)還包括極限轉(zhuǎn)矩、預(yù)緊轉(zhuǎn)矩和極限轉(zhuǎn)角等。1 極限轉(zhuǎn)矩極限轉(zhuǎn)矩為減振器在消除限位銷與從動盤轂缺口之間的間隙1(圖215)時所能傳遞的最大轉(zhuǎn)矩，即限位銷起作用時的轉(zhuǎn)矩。它與發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩有關(guān)，一般可取 圖2-15 減速器尺寸簡圖 (227)式中，貨車：系數(shù)取15，轎車：系數(shù)取20。2 扭轉(zhuǎn)剛度是為了避免引起系統(tǒng)的共振，要合理選擇減振器的扭轉(zhuǎn)剛度，使共振現(xiàn)象不發(fā)生在發(fā)動機常用工作轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)。 決定于減振彈簧的線剛度及其結(jié)構(gòu)布置尺寸(圖215)。 設(shè)減振彈簧分布

4、在半徑為Ro的圓周上，當(dāng)從動片相對從動盤轂轉(zhuǎn)過弧度時，彈簧相應(yīng)變形量為Ro。此時所需加在從動片上的轉(zhuǎn)矩為 （2-28）式中，T為使從動片相對從動盤轂轉(zhuǎn)過弧度所需加的轉(zhuǎn)矩(Nm)；K為每個減振彈簧的線剛度(Nmm)；Zj為減振彈簧個數(shù)；Ro為減振彈簧位置半徑(m)。 根據(jù)扭轉(zhuǎn)剛度的定義，則 (2-29)式中，為減振器扭轉(zhuǎn)剛度(Nmrad)。 設(shè)計時可按經(jīng)驗來初選是13 （2-30）3阻尼摩擦轉(zhuǎn)矩 由于減振器扭轉(zhuǎn)剛度是，受結(jié)構(gòu)及發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩的限制，不可能很低，故為了在發(fā)動機工作轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)最有效地消振，必須合理選擇減振器阻尼裝置的阻尼摩擦轉(zhuǎn)矩一般可按下式初選 （2-31） 4預(yù)緊轉(zhuǎn)矩 減振彈簧在安

5、裝時都有一定的預(yù)緊。研究表明，增加，共振頻率將向減小頻率的方向移動，這是有利的。但是不應(yīng)大于，否則在反向工作時，扭轉(zhuǎn)減振器將提前停止工作，故取 （2-32）5減振彈簧的位置半徑RoRo的尺寸應(yīng)盡可能大些，如圖215所示，一般取 （2-33）6減振彈簧個數(shù)參照表22選取。 表22 減振彈簧個數(shù)的選取 摩擦片外徑Dmm 225-250 250-325 325-350 350 車 4-6 6-8 810 107減振彈簧總壓力 當(dāng)限位銷與從動盤轂之間的間隙1或2被消除，減振彈簧傳遞轉(zhuǎn)矩達到最大值時，減振彈簧受到的壓力為 （2-34）8極限轉(zhuǎn)角針 減振器從預(yù)緊轉(zhuǎn)矩增加到極限轉(zhuǎn)矩時，從動片相對從動盤轂的極

6、限轉(zhuǎn)角為 （2-35）式中，L為減振彈簧的工作變形量。通常取3O12O，對平順性要求高或?qū)ぷ鞑痪鶆虻陌l(fā)動機，取上限。 目前通用的從動盤減振器在特性上存在如下局限性：1) 它不能使發(fā)動機、變速器振動系統(tǒng)的固有頻率降低到怠速轉(zhuǎn)速以下，因此不能避免怠速轉(zhuǎn)速時的共振。研究表明，發(fā)動機、變速器振動系統(tǒng)固有頻率一般為4070Hz，相當(dāng)于四缸發(fā)動機轉(zhuǎn)速12002100rmin，或六缸發(fā)動機轉(zhuǎn)速8001400rmin，一般均高于怠速轉(zhuǎn)速。2)它在發(fā)動機實用轉(zhuǎn)速10002000rrain范圍內(nèi)，難以通過降低減振彈簧剛度得到更大的減振效果。因為在從動盤結(jié)構(gòu)中，減振彈簧位置半徑較小，其轉(zhuǎn)角又受到限制，如降低減振彈

7、簧剛度，就會增大轉(zhuǎn)角并難于確保允許傳遞轉(zhuǎn)矩的能力。 近年來出現(xiàn)了一種稱為雙質(zhì)量飛輪的減振器(圖216)。它主要由第一飛輪1、第二飛輪2與扭轉(zhuǎn)減振器11組成。第一飛輪1與聯(lián)結(jié)盤9以螺釘10緊固在曲軸凸緣8上，并以滾針軸承7和球軸承5支承在與離合器蓋總成3緊固的同軸線的第二飛輪2的短軸6上。在從動盤4中沒有減振器。雙質(zhì)量飛輪減振器具有以下優(yōu)點： 1)可以降低發(fā)動機、變速器振動系統(tǒng)的固有頻率，以避免在怠速轉(zhuǎn)速時的共振。 圖216 雙質(zhì)量飛輪減振器 1一第一飛輪 2一第二飛輪 3一離合器蓋總成 4一9,Jt 5一球軸承 6一短軸 7一滾針軸承8一曲軸凸緣 9一聯(lián)結(jié)盤 10一螺釘 11一扭轉(zhuǎn)減振器2)增大減振彈簧的位置半徑，降低減振彈簧剛度K，并允許增大轉(zhuǎn)角。3)由于雙質(zhì)量飛輪減振器的減振效果較好，在變速器中可采用粘度較低的齒輪油而不致產(chǎn)生齒輪沖擊噪聲，并可改善冬季的換擋過程。而且由于從動盤沒有減振器，可以減小從動盤的轉(zhuǎn)動慣量，這也有利于換擋。