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1、摘要为了降低汽车传动系的振动，通常在传动系中串联一个弹性阻尼装置，它就 是装在离合器从动盘上的扭转减振器。其弹性元件用来降低传动系前端的扭转刚 度，从而降低传动系扭转系统的某阶（通常为三阶）固有频率，改变系统的固有振 型，使之尽可能避开由发动机转矩主谐量激励引起的共振，其阻尼元件用来消耗 扭振能量，从而可有效降低传动系的共振载荷、非共振载荷及噪声。本文介绍了 扭转减振器的原理、工作过程及设计过程。并对其进行了简单的解释、分析。关键词：离合器；扭转减振器；扭转弹簧；从动盘AbstractIn order to reduce the vibration of vehicle transmissio
2、n system, usually in the transmission lines in series a damping device, it is installed in the clutch driven plate on the reverse shock absorber. The elastic element used to reduce the torsional stiffness of the front driveline, thereby reducing the powertrain system, a reverse order (usually third-
3、order) the natural frequency, changing the systems inherent vibration mode, so that the engine torque by as much as possible to avoid the main harmonic resonance caused by the amount of incentives, the torsional vibration damping device is used to consume energy, which can effectively reduce the tra
4、nsmission system of the resonance load, non-resonant load and noise. This article describes the principle of reversing the shock absorber, work process and the design process. And gain a simple explanation and analysis.Key words: Clutch ;Torsional absorber;Torsion spring ; Driven plate目录1 概述 32扭转减振器
5、的结构类型 43扭转减振器的组成及功用 54扭转减振器的基本尺寸选择 65设计计算 75.1.扭转减振器的极限转矩T7_j5.2扭转角刚度k85.3. 阻尼摩擦转矩T 95.4. 预紧转矩T9n5.5. 减振弹簧的位置半径R0105.6. 减振弹簧个数 Z 10j5.7. 减振弹簧总压力F,10八5.8. 极限转角9 116.结论 127 参考文献 错误!未定义书签。1 概述扭转减振器主要由弹性元件（减振弹簧或橡胶）和阻尼元件（阻尼片）等组成。 弹性元件的主要作用是降低传动系的首端扭转刚度，从而降低传动系扭转系统的 某阶（通常为三阶）固有频率，改变系统的固有振型，使之尽可能避开由发动机转 矩主
6、谐量激励引起的共振；阻尼元件的主要作用是有效地耗散振动能量。目前通用的从动盘减振器在特性上存在如下局限性：1）它不能使发动机、变速器振动系统的固有频率降低到怠速转速以下，因此 不能避免怠速转速时的共振。研究表明，发动机、变速器振动系统固有频率一般 为4070Hz，相当于四缸发动机转速12002100r/min,或六缸发动机转速 8001400r/min，般均高于怠速转速。2）它在发动机实用转速10002000r /min范围内，难以通过降低减振弹簧 刚度得到更大的减振效果。因为在从动盘结构中，减振弹簧位置半径较小，其转 角又受到限制，如降低减振弹簧刚度，就会增大转角并难于确保允许传递转矩的 能
7、力。2 扭转减振器的结构类型扭转减振器结构大体相近，主要差异在于采用不同的弹性元件和阻尼装置。 扭转减振器具有线性和非线性特性两种。采用圆柱螺旋弹簧和摩擦元件的扭转减振器得到了最广泛应用。在这种结构 中，从动片和从动盘毂上都开有六个窗口，在每个窗口中装有一个减振弹簧，因 而发动机转矩由从动片传给从动盘榖时必须通过沿从动片圆周切向布置的弹簧， 这样即将从动片和从动盘毂弹性的连接在一起，从而改变了传动系统的刚度。但 六个弹簧属统一规格并同时其作用时，扭转减振器的弹性特性为线性的。这种具 有线性特性的扭转减振器，结构较为简单，单级线性减振器的扭转特性，其弹性 元件一般采用圆柱螺旋弹簧，广泛应用于汽油
8、机汽车中。当六个弹簧属于两种或 三种规格且刚度由小变大并按先后次序进入工作时，则称为两级或三级非线性扭 转减振器。这种非线性减振器，广泛为现代汽车尤其是柴油发动机汽车所采用。当发动机为柴油机时，由于怠速时发动机旋转不均匀度较大，常引起变速器 常啮合齿轮齿间的敲击，从而产生令人厌烦的变速器怠速噪声。在扭转减振器中 另设置一组刚度较小的弹簧，使其在发动机怠速工况下起作用，以消除变速器怠 速噪声，此时可得到两级非线性特性，第一级的刚度很小，称为怠速级，第二级 的刚度较大。3 扭转减振器的组成及功用扭转减振器由从动片、从动盘毂、摩擦片、减振弹簧、减振盘、弹性元件等 组成。1）降低发动机曲轴与传动系接合
9、部分的扭转刚度，调谐传动系扭振固有频 率。2）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。3）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。4）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。4 扭转减振器的基本尺寸选择摩擦片内经d为175mm，减振弹簧分布半径R的尺寸应尽可能大些，一般取0R = (0.60 0.75)d/20则取可取为110mm.限位销半径R为120mm，限位销直径d为8mm,减振弹簧安装高度28mm21单个减振器的工作压力PP= F /Z=9527.3/6=1587.9 (
10、N)弹簧中径De取 De=20mm弹簧钢丝直径dd=5mm减振弹簧刚度k 据已选定的减振器扭转刚度值k及其布置尺寸R1确定，即 k= 12减振弹簧有效圈数5减振弹簧总圈数n其一般在6圈左右，与有效圈数 之间的关系为n= +(1.52)=6限位销与从动盘毂缺口侧边的间隙式中，为限位销的安装尺寸。值一般为2.54mm。 所以可取为3mm,为88mm.限位销直径按结构布置选定，可取为8mm5 设计计算离合器从动盘上扭转减振器的性能参数计算：（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谐；（2）选择车辆传动系动力学计算模型，写出计算模型的运动方程，并确定 计算模型中有关车辆的惯性参数和弹
11、性参数，同时要对扭转减振器的特性进行初 步估算；（3）找出简化模型在各档下的固有频率和振型，把它和激振频率作比较， 由此确定在各档下发动机工作转速范围内出现共振的可能性；（4）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工况，在变速器输入轴上 的弹性力矩幅值为最小；（5）确定预紧力矩（6）有摩擦力矩、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使用寿命；（7）对带减振器的从动盘做功能试验和寿命实验，最终精确确定减振器参 数。减振器的扭转刚度K和阻尼摩擦元件间的摩擦转矩T是两个主要参数。其 设计参数
12、还包括极限转矩T、预紧转矩T和极限转角申等。j n j5.1 扭转减振器的极限转矩Tj扭转减振器的极限转矩由减振弹簧的最大变形量来确定。极限转矩为减振器 在消除限位销与从动盘毂缺口之间的间隙时所能传递的最大转矩，即限位销 起作用时的转矩。它与发动机最大转矩有关，一般可取T =（1.52.0） T（11）je maxT =262N.me maxT =2.0T=524N.mje max轿车：系数取2. 0。5.2. 扭转角刚度k扭转减振器的角刚度是指离合器从动片相对于其从动盘毂转lrad所需的转 矩值。为了避免引起系统的共振，要合理选择减振器的扭转刚度足 K ，使共振 现象不发生在发动机常用 工作
13、转速范围内。K 决定于减振弹簧的线刚度及其结构布置尺寸。9设减振弹簧分布在半径为 R 的圆周上，当从动片相对从动盘毂转过 9弧度0时，弹簧相应变形量为R。此时所需加在从动片上的转矩为0T=l000 K Z R 2 9(l-2)j0T =1000x12x6x(0.055)2x0.07=15.25 Nm式中，T为使从动片相对从动盘毂转过9 =0.07弧度所需加的转矩(Nm)；K = 12.0为每个减振弹簧的线刚度(N / mm) ； Z =6为减振弹簧个数；R =0.055m为减振弹簧位置半径(m)。0根据振动理论，对于隔振的要求，如果要把传动系的固有频率降低至发动机 工作转速范围以外，减振器的扭
14、转刚度甚至要降到1N.m/(。)以下。由K的定义 可知，为了能保证传递发动机的转矩，结构上需要减振器有很大的转角，即减振 弹簧相应的变形量要很大，这在事实上是很可能的。通常为了防止弹簧过载早期 失效，在结构上设计有限位销，限制减振弹簧传递最大转矩时的转角。因此存在 两方面问题：第一，减振器的扭转刚度不可能太低，这就较难做到避开共振；第 二，在一定的扭转刚度下其传递转矩的能力受到限制，这样传动系因转矩变化所 引起的动载荷不能得到有效缓冲，而降低动载荷又是汽车上采用减振器的主要目 的之一(尤其是载货汽车)。因此，确定扭转减振器的扭转刚度应和确定减振器的传递极限转矩 T 的能j 力有一定的关联。极限
15、力矩 T 的定义为：当减振器在消除了限位销与从动盘毂 j缺口之间的间隙时，减振器所能传递的最大力矩。根据扭转刚度的定义k = T /申，则k =1000 K Z R 2 =217.8Nm/rad(1-3)9j 0式中k为减振器扭转刚度(Nm/ rad)。9设计时可按经验来初选k9k W13 T =6812 N m/rad(1-4)9j5.3. 阻尼摩擦转矩 T由于减振器扭转刚度 k 受结构及发动机最大转矩的限制，不可能很低，故9 在发动机转速范围内共振现象往往难以避免。减振器的阻尼装置可用于较小共振 振幅并尽快衰减振动。因此，必须合理的选择阻尼装置的摩擦力矩，以使系统扭 转振动的振幅为最小。故为了在发动机工作转速范围内最有效地消振，必须合理 选择减振器阻尼装置的阻尼摩擦转矩T 一般可按下式初选T = (0.060.17) T(1-5)卩e maxT =0.08x262=20.96N.m在驱动工况下，由于发动机的转矩要通过从动盘的减振弹簧传出，因此扭转 减振器刚度的降低受到限制，往往难以达到完全避开共振的目的。此时，只有通 过系统的阻尼来压低共振峰值，已达到降低变速器噪声的目的。利用数学模型通 过数值模拟分析，可以
