汽車傳動(dòng)系統(tǒng)的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)

王思

車輛是由多個(gè)具有振動(dòng)特性的子系統(tǒng)組成的復(fù)雜振動(dòng)系統(tǒng)，作為車輛噪音和振動(dòng)主要來(lái)源地的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的主要振動(dòng)形式就是扭轉(zhuǎn)振動(dòng)。由于發(fā)電機(jī)組工作的不平穩(wěn)導(dǎo)致性導(dǎo)致汽車傳動(dòng)系統(tǒng)隨著發(fā)電機(jī)組的工作產(chǎn)生強(qiáng)烈而復(fù)雜的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)；汽車傳動(dòng)系統(tǒng)的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的振動(dòng)頻率與汽車傳動(dòng)系統(tǒng)扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的固定振動(dòng)頻率相同時(shí)，會(huì)發(fā)生傳動(dòng)系統(tǒng)扭轉(zhuǎn)振動(dòng)與發(fā)電機(jī)組的共振，這種共振具有高度的耦合性，將會(huì)嚴(yán)重影響駕駛員的駕駛安全和駕駛的舒適性。因此，隨著汽車的不斷普及，研究汽車傳動(dòng)系統(tǒng)的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)，對(duì)減少車輛駕駛過(guò)程中產(chǎn)生的噪音和振動(dòng)和提高駕駛員駕駛的舒適性和安全性具有重要作用。本文將主要討論研究汽車傳動(dòng)系統(tǒng)扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的研究模型和研究展望等方面，實(shí)現(xiàn)較少汽車駕駛噪音和提高駕駛員駕駛汽車的舒適性和安全性。

汽車傳動(dòng)系統(tǒng)的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)產(chǎn)生的主要原因就是汽車傳動(dòng)軸與萬(wàn)向節(jié)之間存在一定的夾角。當(dāng)汽車在高轉(zhuǎn)率下行駛時(shí)往往會(huì)加重汽車傳動(dòng)系統(tǒng)的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)，從而嚴(yán)重影響了汽車的動(dòng)力傳動(dòng)性和平衡性，同時(shí)，當(dāng)汽車傳動(dòng)系統(tǒng)的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)等于汽車傳動(dòng)系統(tǒng)的固定振動(dòng)頻率時(shí)就會(huì)產(chǎn)生共振現(xiàn)象，這種共振相對(duì)于在高轉(zhuǎn)率下的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)具有更大的危害性，他不僅會(huì)使共振荷載達(dá)到最大，嚴(yán)重影響到汽車傳動(dòng)系統(tǒng)的使用周期和使用安全，同時(shí)，在這種共振作用下，傳動(dòng)系統(tǒng)的振動(dòng)的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的振動(dòng)在垂直振動(dòng)方向形成耦合，嚴(yán)重影響了駕駛員駕駛的舒適性和安全性。因此，鑒于汽車傳動(dòng)系統(tǒng)扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的危害，有必要明確汽車傳動(dòng)系統(tǒng)扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的研究方法并不斷完善研究方法，在方法的基礎(chǔ)上，提出研究汽車傳動(dòng)系統(tǒng)扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的新目標(biāo)，不斷改進(jìn)研究方法，提高模型建立精度，從而將理論運(yùn)用與實(shí)踐之中，減少汽車傳動(dòng)系統(tǒng)扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的危害。

研究方法

傳動(dòng)的理論計(jì)算分析法是目前汽車動(dòng)力傳動(dòng)扭轉(zhuǎn)振動(dòng)特性的主要研究辦法。隨著科學(xué)技術(shù)手段的不斷發(fā)展，汽車傳動(dòng)系統(tǒng)扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的研究技術(shù)和相關(guān)數(shù)據(jù)處理等方面取得了較快的發(fā)展，研究模型從簡(jiǎn)單的三個(gè)自由度模型向多個(gè)自由度模型的轉(zhuǎn)變，這種研究模型相較于傳統(tǒng)的研究模型更加的貼近實(shí)際情況，更有利于準(zhǔn)確的分析汽車傳動(dòng)系的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)。

Holzer法。Holzer法實(shí)際上是一種試算法，這種計(jì)算方法的主要思想就是將多質(zhì)量系統(tǒng)（轉(zhuǎn)化為三質(zhì)量系統(tǒng)，并通過(guò)有關(guān)的計(jì)算理論計(jì)算出三質(zhì)量系統(tǒng)的固定震動(dòng)頻率，在這個(gè)振動(dòng)頻率基礎(chǔ)上進(jìn)行試算，具體可以分為以下幾步：建立系統(tǒng)中各質(zhì)量之間的角位移關(guān)系（以分離體力矩平衡為依據(jù)）；將質(zhì)量系統(tǒng)角位移帶入到振動(dòng)方程式中，如：An=An-1-en-1ω2n（∑liAi）；得到個(gè)質(zhì)量處的角位移幅度方程式。

在這種研究方法中，當(dāng)試算結(jié)果與系統(tǒng)實(shí)際振動(dòng)頻率不相等時(shí)，則需要根據(jù)相關(guān)的試算規(guī)則對(duì)重新進(jìn)行試算知道試算結(jié)果與實(shí)際振動(dòng)頻率相近。在這個(gè)試算振動(dòng)值下，該頻率所對(duì)應(yīng)的頻率值使剩余力矩為零，這個(gè)振動(dòng)試算值就是系統(tǒng)的自振頻率。這種計(jì)算方法最大的優(yōu)勢(shì)就是避免了高計(jì)算量和復(fù)雜度較高的方程是，缺點(diǎn)就是計(jì)算精度較低，累計(jì)誤差較大。

扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的試驗(yàn)測(cè)試技術(shù)。隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，汽車傳動(dòng)系統(tǒng)扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的理論分析方法也得到了較快的發(fā)展，從Holzer法向傳遞力矩法發(fā)展，幾經(jīng)發(fā)展后，先后出現(xiàn)了系統(tǒng)矩陣法，模態(tài)分析技術(shù)到現(xiàn)在運(yùn)用較為廣發(fā)扭轉(zhuǎn)的振動(dòng)測(cè)試技術(shù)。根據(jù)測(cè)試依據(jù)和測(cè)試方法的不同，試驗(yàn)測(cè)試法可以分為接觸式測(cè)量（直接將信號(hào)接收器安裝在軸上，搜集相關(guān)的資料）和非接觸式測(cè)量（通過(guò)測(cè)量齒輪，碼盤(pán)等等分結(jié)構(gòu)角度轉(zhuǎn)動(dòng)的不均勻性實(shí)現(xiàn)對(duì)扭轉(zhuǎn)振動(dòng)頻率的測(cè)量。從上不難看出，該種測(cè)量方式的主要難點(diǎn)就是：縱振，橫振等不好控制，使得相關(guān)數(shù)據(jù)的提取存在較大的誤差；相對(duì)比較發(fā)作為非接觸測(cè)試的主要思想，這在一定程度上抑制了人們對(duì)汽車傳動(dòng)系統(tǒng)扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的認(rèn)識(shí)。這種測(cè)試方法的關(guān)鍵就是應(yīng)力測(cè)試點(diǎn)的選擇。這種測(cè)試方法的優(yōu)點(diǎn)就是可以對(duì)試驗(yàn)所在的環(huán)境條件進(jìn)行分析，可以較少試驗(yàn)器材多試驗(yàn)結(jié)果的影響，缺點(diǎn)就是由于現(xiàn)階段對(duì)應(yīng)力測(cè)試點(diǎn)的選擇條件和認(rèn)識(shí)不足，導(dǎo)致大多選擇在方便測(cè)驗(yàn)的地點(diǎn)作為應(yīng)力測(cè)試點(diǎn)，這種選擇方式使測(cè)試結(jié)果和實(shí)際值存在較大的誤差。

相關(guān)模型

阻尼作用力模型。輪胎對(duì)地面的瞬時(shí)粘接力和力矩可以表示為：Ft=u*W，Tt=Ft*r其中，F(xiàn)t包括絕對(duì)牽引力，Tt包括動(dòng)態(tài)力矩。W為珍重，則可以可得到：

Ft=Wums/sm0≤sW0um+Wkμ（s-sm）sm