結構與參數對曲軸扭振減振器減振效果影響研究

劉佳鑫，顧燦松，，袁兆成，楊征睿

（1.吉林大學汽車工程學院，吉林 長春 130022；2.中國汽車技術研究中心汽車工程研究院，天津300162）

1 引言

汽車發動機曲軸系的扭振固有頻率較低，在工作轉速范圍內，常有扭轉共振的現象發生。曲軸系的扭振水平也是發動機NVH 性能的基本指標之一。為降低曲軸系扭振的危害，一般在曲軸前端加裝減振皮帶輪，又稱作曲軸扭振減振器（TVD），汽油機中為節省安裝空間和制造成本，多采用的單級橡膠減振器，如圖1 所示。目前橡膠減振器主要有兩種結構形式：一種為減振器慣量環ring 上帶有楔形環槽，直接加載前端輪系皮帶，在文中稱為承載式減振器，如圖1（a）所示。這樣的結構目前在汽油機中應用最為廣泛；另一種則是以與曲軸剛連的減振器輪轂HUB 加載前端輪系皮帶，而慣量環ring 為自由端，這種結構在文中稱為非承載式減振器，如圖1（b）所示。

圖1 減振皮帶輪剖面圖Fig.1 Sectional View of Bearing TVD and Non-Bearing TVD

橡膠扭振減振器的設計思想基于動力吸振器原理[1]，應用較為廣泛的設計方式主要有兩種：一種令曲軸主系統與減振器系統的扭振固有頻率相等，利用共振時兩者振動頻率相等方向相反降低共振振幅，此種設計方式稱作共振式設計[2]，主要用于消減曲軸某段轉速范圍內的扭轉共振；另一種文中稱作最佳參數設計（常用經驗公式確定參數），是在共振式思想的基礎上進行部分參數優化，使其減振效果盡可能覆蓋發動機整個工作轉速范圍。國外對于橡膠式減振器的減振理論及動態特性的研究較為完善，相關計算模型有Maxwell模型、Voigt 模型、Kelvin-Voigt 模型等[3-5]。……