发动机曲轴减振器匹配设计范文

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《南方农机杂志》2014年第四期

1曲轴扭振分析

1.1计算模型根据发动机的结构，可以在EXCITEdesigner里灵活的建模。亦可以建立自已的模板，在相似机型计算时，可直接在模板上进行更改，达到提高效率的目的。

1.2发动机基本参数用Designer进行轴系计算时，首先要知道发动机的一些基本参数，这些参数需要填到cranktrainglobals里。

1.3曲轴模型参数的定义在ShaftModeler中，对轴系的各个原件进行赋值。除了填入飞轮，减振器的惯量、刚度外，还要对曲轴进行分割，填入轴颈直径和长度，曲柄臂和平衡重的质量和惯量等。这些可以方便的在三维软件里完成。单拐扭转刚度是一个很重要的参数，这里运用有限元法来求取。通过施加单位扭矩，获得曲轴销相对于主轴颈中心的变形角度，从而可得到半拐刚度。

1.4发动机缸内压力曲线缸内压力曲线要求覆盖发动机转速范围外特性，并包含额定工况点，最大扭矩点和扭振转速点。曲线可以通过发动机一维性能模拟软件获得。

1.5不同减振器参数表2列出了不同减振器的参数。计算时在ShaftModeler里修改相关的参数即可。

2CAE分析结果

一般，通过曲轴前端的扭振振幅的大小来评价扭转振动的强烈程度。在发动机转速范围内，所有谐次的单阶扭转角度应低于一定值，且总扭角也要低于一定值，各企业，车型都有不同的要求和标准。在这里，只需比较扭振幅值及发生扭振的转速。从分析结果可得知，低频率的减振器对于低阶扭振有好处，但高阶的振幅偏大。因而综合各阶考虑，且根据设计要求单价要小于0.1°，故此款发动机TVD的频率范围为320~360Hz较合适。另外，对于频率为360HZ不同的环惯量，也进行了对比，得出惯量为0.0006的减振器效果最好。综合两方面的信息，可以确定减振器最优的参数。

3曲轴扭振试验

3.1试验内容及目的主要包含以下工作：a）不同固有频率的曲轴扭转减振器样件制作；b）在发动机曲轴的前端分别安装不同固有频率的TVD时，测量曲轴前端的扭转振动，测试评价分别安装不同频率TVD样件的减振效果，验证试验结果是否与CAE分析结果一致、是否满足设计要求，确定最优的固有频率范围；

3.2试验样件a）本文运用CAE方法能快速、有效地对轴系进行分析，为减振器设计提供计算依据;b)根据轴系扭振分析结果，确定TVD的频率范围并制作相应的样件进行扭振试验，根据分析结果和试验结果确定最优的TVD参数：频率为340±20HZ，惯性环的转动惯量0.006kg.m.m,橡胶的刚度24000~31000N.m/rad，阻尼系数1.3；c)实施情况：目前此TVD已通过DV&PV耐久验证，2012年初批量切换并投放市场，且售后反应良好；d)总结：通过CAE工程师、设计工程师、试验工程师、供应商协同设计，完成了一款先进发动机曲轴减振器匹配设计，为后续其他机型开发奠定了良好的开发基础。

作者：曾小春骆旭薇石勇欧阳宪林尤德林单位：江铃汽车股份有限公司发动机开发部宁波拓扑有限公司