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单根多楔带传动系统的旋转振动及带横向振动计算方法的研究

王小莉  
【摘要】:自1970年以来,单根多楔带传动系统在汽车发动机前端附件驱动(Front End Accessory Drive,FEAD)系统中得到广泛的应用。多楔带传动系统是由离散系统(各带轮和张紧臂)以及连续系统(柔性多楔带)组成的混合动力学机械系统,其振动型式非常复杂。其包括各带轮的旋转振动、张紧器的摆动、带的空间三向振动(纵向、横向和侧向振动)及其与接触带轮之间的耦合振动,以及带还可能发生弯曲振动及弯扭复合振动等等。除此之外,为了避免系统的共振,系统的固有频率也是非常受关注的内容。我国对多楔带传动系统的研究起步较晚,现在还处于初期阶段,特别是对其动态特性的研究。于是,针对多楔带传动系统,作者开展了如下研究工作: 其一,以单根多楔带传动系统为研究对象,建立了适用于任意布置型式系统的旋转振动模型,并给出了其稳态及动态响应的求解方法。综合考虑带的纵向运动和各轮的旋转运动,推导了其运动方程并且给出了系统稳态分析的方法。对运动方程关于系统稳态做线性化处理,得到系统动态方程并给出了系统微幅振动响应的求解方法。就某发动机FEAD系统,计算了其振动响应。并且,对任意布置型式的轮系,给出了其统一的带段长、包角等参数的公式。 其二,以三轮-带多楔带传动系统为研究对象,建立了梁耦合振动模型。基于此模型,计算了带的横向振动。由于旋转模型主要是分析系统中的旋转振动,对于多楔带这一关键部件,只能间接地分析其纵向伸缩运动。实际系统中,多楔带横向振动对系统振动及带寿命影响较大。为了预测带的横向振动,作者又开展了较为复杂的梁耦合振动模型的研究。模型中,带简化为纵向运动伯努利-欧拉梁,各轮和张紧器简化为刚性旋转元件。应用边界值问题(BVP)求解技术计算了带横向位移的稳态解;带的横向振动位移为时间与空间的函数,应用迦辽金法将其离散为时间函数和空间函数之积,计算了各带的横向振动。实验测试了一三轮-带传动系统中带的横向振动和轮的旋转振动。并且通过对比计算结果与实测结果,验证了文中计算带横向振动方法的可行性。


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