本發(fā)明涉及一種適合應(yīng)用于車輛傳動系統(tǒng)扭轉(zhuǎn)減振器的新型外旋輪線型離心擺吸振器設(shè)計方法。

背景技術(shù)：

隨著車輛傳動系統(tǒng)NVH（Noise, Vibration and Harshness）技術(shù)的不斷發(fā)展，為了解決傳動系統(tǒng)出現(xiàn)的變速器齒輪敲擊、Clonk等振動噪聲難題，傳統(tǒng)從動盤式扭轉(zhuǎn)減振器減振能力有限，并且增大減振器阻尼的措施往往會降低傳統(tǒng)系統(tǒng)傳動效率；雙質(zhì)量飛輪式扭轉(zhuǎn)減振器相比傳統(tǒng)從動盤式扭轉(zhuǎn)減振器，減振效果較明顯，但是雙質(zhì)量飛輪式扭轉(zhuǎn)減振器結(jié)構(gòu)較復(fù)雜和制造工藝要求高，生產(chǎn)制造成本較高，該因素極大地限制了雙質(zhì)量飛輪式扭轉(zhuǎn)減振器的發(fā)展。在此基礎(chǔ)上，離心擺吸振器應(yīng)運而生，離心擺吸振器相較于雙質(zhì)量飛輪式扭轉(zhuǎn)減振器，結(jié)構(gòu)更為簡單，減振效果更為明顯，具有廣泛的市場應(yīng)用前景。

目前，關(guān)于離心擺吸振器的研究主要停留在結(jié)構(gòu)設(shè)計和總成布置上，而對于離心擺的具體細(xì)節(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計仍處于不斷嘗試探索階段。離心擺吸振器的擺子相對于轉(zhuǎn)子的運動軌跡設(shè)計及優(yōu)化是離心擺吸振器設(shè)計的核心技術(shù)，目前設(shè)計出來的運動軌跡主要是固定曲率半徑的圓弧形，研究表明該類型的離心擺減振器具有較強的非線性特性，當(dāng)離心擺的轉(zhuǎn)子運動的幅值過大時，擺子的運動可能會加劇轉(zhuǎn)子的振動而引起離心擺系統(tǒng)的失穩(wěn)。此外，圓弧形運動軌跡的離心擺吸振器具體設(shè)計方法仍處于不斷嘗試中，該類型離心擺吸振器可優(yōu)化的參數(shù)較少，且仍未明確給出確定參數(shù)結(jié)構(gòu)吸振器的振動吸振率預(yù)測方法，這些因素都較大地限制了離心擺吸振器的實際工程應(yīng)用。

現(xiàn)有的擺子相對于轉(zhuǎn)子運動軌跡為固定曲率半徑的圓弧形的離心擺減振器，具有較強的非線性特性，離心擺固有頻率與擺子幅值有關(guān)系，當(dāng)離心擺的擺子振動的幅值過大時，擺子的運動可能會加劇轉(zhuǎn)子的振動而引起離心擺系統(tǒng)的失穩(wěn)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明關(guān)鍵的技術(shù)問題是創(chuàng)新性地給出一種新型外旋輪線型離心擺吸振器的設(shè)計方法。

本發(fā)明包括轉(zhuǎn)子、擺子和滾子，所述外旋輪線型是指將轉(zhuǎn)子和擺子的弧形槽的曲線形狀設(shè)計為外旋輪線型形狀，轉(zhuǎn)子和擺子的弧形槽的曲線形狀設(shè)計步驟如下：

繪制EP1曲線；當(dāng)半徑為b的動圓沿著半徑為a的定圓的外側(cè)無滑動地滾動時，動圓圓周上的一點P所描繪的點的軌跡，即為EP1，由下式算得：

B，繪制EP2曲線；由下式算得：

C，建立裝有外旋輪線型離心擺吸振器的簡化模型；

D，給定外旋輪線型離心擺吸振器固有頻率大小為：

。

本發(fā)明的優(yōu)點是，擺子相對于轉(zhuǎn)子運動軌跡為外旋輪線型的離心擺減振器，離心擺吸振器固有頻率為定值，當(dāng)離心擺的擺子幅值過大時，離心擺系統(tǒng)不會出現(xiàn)失穩(wěn)問題，且當(dāng)轉(zhuǎn)子在同等的激勵扭矩下，外旋輪線型離心擺具有比固定曲率半徑的圓弧離心擺更好的減振效果。

本發(fā)明創(chuàng)新性地給出外旋輪線型的離心擺減振器設(shè)計方法，明確了外旋輪線型離心擺需設(shè)計的性能參數(shù)，該類型的離心擺吸振器可優(yōu)化的參數(shù)較多，且本發(fā)明推導(dǎo)了外旋輪線型的離心擺吸振器的設(shè)計流程，給出確切的振動吸振率的評價指標(biāo)。

附圖說明

圖1 離心擺減振器結(jié)構(gòu)簡圖；

圖2是本發(fā)明弧形槽示意圖；

圖3是外旋輪線曲線形成示意圖；

圖4是外旋輪線擺示意圖；

圖5是外旋輪線型離心擺吸振器簡化模型圖；

圖中標(biāo)號說明：

1-轉(zhuǎn)子的弧形槽；2-擺子的弧形槽；3擺子；4-滾子；5-轉(zhuǎn)子。

具體實施方式

請參閱附圖所示：

（1）基于如圖1所示的離心擺吸振器結(jié)構(gòu)，包括轉(zhuǎn)子、擺子和滾子，該機構(gòu)可安裝在扭轉(zhuǎn)減振器的從動部分。本發(fā)明主要針對轉(zhuǎn)子和擺子的弧形槽的曲線形狀進(jìn)行設(shè)計，如圖2中弧形槽的下側(cè)長圓弧MN。

（2）本發(fā)明將轉(zhuǎn)子和擺子的弧形槽的曲線形狀設(shè)計成為外旋輪線型，外旋輪線的形成過程如圖3（a）中所示：當(dāng)半徑為b的圓沿著半徑為a的定圓的外側(cè)無滑動地滾動時，動圓圓周上的一點P所描繪的點的軌跡，如圖3（a）中最外側(cè)粗實線EP1所示，該曲線軌跡形狀由兩圓的半徑所決定，其參數(shù)方程為：

圖3（a）中，弧線EP2為與外旋輪線EP1對應(yīng)的漸屈線，其參數(shù)方程為：

。

（3）圖3（b）中粗實線EP3和EP4分別為弧線EP2和EP1的一部分，弧線EP3和弧線EP4形成一個外旋輪線擺。此時，擺子可等效成質(zhì)點m，質(zhì)點m相當(dāng)于系在一條長度等于弧OA（等于OP）的繩子上，繩子的另一端固定于點O。質(zhì)點m和繩子在弧線OA和弧線OB之間來回自由振動，其運動軌跡為弧線EP1，圖2中弧形槽的下側(cè)長圓弧MN即取自弧線EP4。

（4）建立如圖4所示的裝有外旋輪線型離心擺吸振器的簡化模型，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量為I，轉(zhuǎn)子所受外加力矩為T。EP Path為一軌跡為外旋輪線的滾槽，一個質(zhì)量為m的小球在該滾槽內(nèi)滾動，摩擦阻尼系數(shù)為c_a。O_c為外旋輪線擺的虛擬懸掛點，外旋輪線滾槽頂點V的曲率半徑（即O_cV）為l，O_c到轉(zhuǎn)子中心的距離（即OO_c）為r。XOY為模型的主坐標(biāo)系（靜止），X_cO_cY_c為外旋輪線擺的局部坐標(biāo)系，與轉(zhuǎn)子固連，隨著轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。離心擺系統(tǒng)的總動能E為：

系統(tǒng)的能量耗散函數(shù)D為：

將公式（5）和公式（6）帶入拉格朗日方程：

該外旋輪線型離心擺的運動微分方程為：

公式（8）和公式（9）中，

。

（5）假定轉(zhuǎn)子施加的激勵大小為：

此時，外旋輪線型離心擺吸振器仿真所需參數(shù)如表1中所示，可見，外旋輪線型離心擺吸振器可優(yōu)化參數(shù)多。

基于表1參數(shù)，給定外旋輪線型離心擺吸振器固有頻率大小為：

外旋輪線型離心擺吸振器固有頻率只有轉(zhuǎn)子的角速度成正比，和擺子的振幅無關(guān)。

計算外旋輪線型離心擺減振器的振動吸收率為：

式中，為不加裝離心擺的轉(zhuǎn)子的角加速度均方根值，為加裝離心擺的轉(zhuǎn)子的角加速度均方根值。

本發(fā)明外旋輪線型離心擺吸振器固有頻率為定值，可解決圓弧形運動軌跡的離心擺吸振器運動失穩(wěn)問題，且外旋輪線型離心擺吸振器有比固定曲率半徑的圓弧離心擺更好的減振效果；創(chuàng)新性地給出外旋輪線型的離心擺減振器設(shè)計方法，推導(dǎo)了外旋輪線型的離心擺吸振器的設(shè)計流程，給出確切的振動吸振率的評價指標(biāo)。

離心擺吸振器的固有頻率與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速有關(guān)而與擺子轉(zhuǎn)速無關(guān)，當(dāng)離心擺的擺子幅值過大時，離心擺系統(tǒng)不會出現(xiàn)失穩(wěn)問題，且當(dāng)轉(zhuǎn)子在同等的激勵扭矩下，外旋輪線型離心擺具有比固定曲率半徑的圓弧離心擺更好的減振效果。