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扭转减振器的设计

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。所以,扭转减振器具有如下功能:
1)降低发动机曲轴与传,动系接合部分的扭转刚度,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。扭转减振器具有线性和非线性
特性两种。单级线性减振器的扭转特性如图2—14所示,
其弹性元件一般采用圆柱螺旋弹簧,广泛应用于汽油机
汽车中。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

图 2-14 单级线性减速器的扭转特性
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。目前,在柴油机汽车中广泛采用具有怠速级的两级
或三级非线性扭转减振器。
在扭转减振器中,也有采用橡胶代替螺旋弹簧
作为弹性
元件,以液体阻尼器代替干摩擦阻尼的新结构。
减振器的扭转刚度 kϕ和阻尼摩擦元件间的摩擦转矩Tμ是两个主要参数。
其设计参数还包括极限转矩T j 、预紧转矩Tn 和极限转角ϕ j 等。
1. 极限转矩T j
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△1(图2—15)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,一般可取图2-15 减速器尺寸简图
T = )~( Te max (2—27)
式中,货车:,轿车:。
2. 扭转刚度是
为了避免引起系统的共振,要合理选择减振器的扭转刚度kϕ,使共振现象不发
生在发动机常用工作转速范围内。
kϕ决定于减振弹簧的线刚度及其结构布置尺寸(图2—15)。
设减振弹簧分布在半径为Ro的圆周上,当从动片相对从动盘毂转过ϕ弧度
时,弹簧相应变形量为Roϕ。此时所需加在从动片上的转矩为
2
= 1000 j RKZT 0 ϕ(2-28)
式中,T为使从动片相对从动盘毂转过ϕ弧度所需加的转矩(N·m);K为每个减
振弹簧的线刚度(N/mm);Zj为减振弹簧个数;Ro为减振弹簧位置半径(m)。
根据扭转刚度的定义, ϕ= Tk /ϕ则
2
ϕ= 100 j RKZk 0 (2-29)
式中,kϕ为减振器扭转刚度(N·m/rad)。
设计时可按经验来初选是 kϕ
kϕ≤13T j (2-30)

由于减振器扭转刚度是,受结构及发动机最大转矩的限制,不可能很低,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