1.1 课题背景
由于汽车工业具有很强的产业关联度，因而被视为一个国家工业和经济发展水平的重要标志，因此汽车被称为“改变世界的机器”。
随着科技的进步，社会的发展，人们对生活质量的要求越来越高，包括对汽车舒适性、安全性等性能提出了越来越苛刻的要求。为了提高汽车舒适性，减轻汽车的振动，首先要找到汽车的振源，汽车是多自由度的振动体，并受到各种振源的作用而发生振动，发动机就是振源之一。
当发动机工作时，曲轴在周期性变化的转矩作用下，各曲拐之间发生周期性相对扭转的现象称为扭转振动，简称扭振[1]。发动机的振动关系到它的寿命、工作效率和对周围环境的影响。曲轴系统的振动是引发内燃机振动的重要因素。由于曲轴上作用有大小、方向都周期性变化的切向和法向作用力, 曲轴轴系将会同时产生弯曲振动和扭转振动。因为内燃机曲轴一般均采用全支承结构, 弯曲刚度较大, 所以其弯曲振动的自然频率较高。虽然弯曲振动不会在内燃机工作转速范围内产生共振, 但它会引起配套轴系和机体其它部件的振动, 是内燃机的主要噪声源。对扭转振动而言, 由于曲轴较长,扭转刚度较小, 而且曲轴轴系的转动惯量又较大, 故曲轴扭振的频率较低, 在内燃机工作转速范围内容易产生共振,当发动机转矩的变化频率与曲轴扭转的自振频率相同或成整数倍时，就会发生共振。共振时扭转振幅增大，并导致传动机构磨损加剧，发动机功率下降，甚至使曲轴断裂。曲轴作为内燃机中主要的运动部件之一，它的强度和可靠性在很大程度上决定着内燃机的可靠性。因此, 扭转振动是内燃机设计过程中必须考虑的重要因素[2]。
如何降低曲轴的振动是发动机曲轴设计的重要内容之一，为了消减曲轴的扭转振动，现在汽车发动机多在扭转振幅最大的曲轴前端装置扭转减振器，目前在汽车发动机曲轴系统中广泛采用的是橡胶阻尼式扭转减振器(图 1.1)，有效地改善了发动机曲轴系统的扭振特性，降低了扭振幅值。
a) b) c)
a)橡胶扭转减振器(CA8V100)；b)带轮-橡胶扭转减振器；c)复合惯性质量减振器(尼桑VH45DE)
1-减振器壳体；2-硫化橡胶层；3-扭转减振器惯性质量；4带轮毂；
5-带轮；6-紧固螺栓；7-弯曲振动惯性质量
图1.1 橡胶阻尼式扭转减振器
这种减振器在曲轴系统中的匹配设计是基于动力减振器（动力吸振器）的设计理论。扭转减振器具有如下几个功能：
(1) 消减曲轴扭转振动，提高曲轴的疲劳寿命，减少应力水平；
(2) 传递扭矩，衰减扭矩波动；
(3) 减少整车的振动、噪音。
1.2 国内外现状
在国外，从十九世纪末开始对轴系扭转振动的研究，到第一次世界大战，由于多缸发动机轴系因扭转振动产生的事故突增，促使对轴系扭转振动的研究的深入发展，出现了许多种计算轴系扭转振动固有频率的方法，同时出现了测量轴系扭转振动的仪器，1916 年德国人盖格尔（Geiger ）发表了用机械式扭振仪测量轴系扭转振动的文章，开始了扭转振动的实测试验阶段。此后扭转振动研究的发展非常迅速，关于发动机曲轴扭转减振器的设计开发进行了大规模的开展，开发水平已经日益成熟[3]。
上个世纪40年代就已由Brock 和Den Hartog 提出了针对单自由度无阻尼振系得最优减振器设计理论，其主要思想史将曲轴系等效成没有阻尼的单自由度系统，再在该系统上附加一个有刚度和阻尼的单自由度减振器，构成双扭摆如图
1.2所示，然后将主系统的扭转振动响应最小作为控制目标计算得到减振器刚度和阻尼的最优值，因其计算方法简单，随意一直沿用至今。
图1.2 单自由度系统和双扭摆
在国内，随着对内燃机污染（尾气、噪声）、油耗、可靠性、动力性、舒适性的要求越来越高，已有的传统曲轴轴系设计方法也越来越难以适应内燃机设计的需要，不能满足人们对汽车舒适性的要求，因此出现了许多对曲轴扭转减振器的更精确、更全面的研究设计方法。目前对于单级橡胶扭转减振器，已有较成熟的设计理论和计算方法，如动力吸振原理法、多质量系统模型法及有限元模型法等。这些方法在对减振器进行优化设计时大多以降低曲轴最大振幅为目标。随着发动机发展的轻量化和高功率化，受到橡胶的低阻尼限制，单级扭转减振器已满足不了扭转振动的控制要求，目前，越来越多的汽车上已开始使用多级橡胶扭转减振器，然而对于多级混联式扭转减振器却很少有人提及[4]。
a) 曲轴轴系等效单自由度系统 b) 曲轴轴系双扭摆模型
近年来随着汽车发展的小型化、轻型化及对传动空间紧凑化、传动高效率化的要求，多楔带被广泛使用，这使得发动机前端附件(包括水泵、发电机、动力转向泵及空调压缩机等)由传统的多根带传动，变成了一根带、一次驱动的所谓蛇形带传动方式。这种带传动方式不但使发动机前端附件驱动系统布置紧凑，节省空间，而且还同时具有平带传动的灵活性和V带传动的高效率特点。
1.3 课题主要内容
汽车发动机曲轴是一个非常重要的部件，它的制造工艺复杂，质量要求高。在研究曲轴轴系扭转振动同时，如何减小曲轴的振动，是发动机曲轴设计的重要内容之一。为了减轻曲轴的振动，人们在曲轴前端安装了扭转减振器，对扭转减振器的研究也一直在进行。理论和实践都证明了减振器的有效性首先要正确的、合理的选定三个主要参数：减振器的转动惯量、减振器的刚度及减振器的阻尼系数。
在已经发表的文献中，主要是针对串并联曲轴减振器的设计理论进行研究，鲜有文章对混联曲轴扭转减振器进行详细的介绍。因此我们有必要对曲轴减振器具体结构形式进行介绍，同时对多级混联扭转减振器的设计在现有的理论上进行研究。
本文研究的主要内容有：
(1) 介绍发动机曲轴扭转振动的控制方法，归纳当前国内外发动机中应用较多的曲轴扭转减振器的若干结构形式；
(2) 介绍动力吸振器的吸振原理和不同结构形式的曲轴扭转减振器的简化模型，依此提出三级混联式曲轴扭转减振器的设计方法，利用频率响应特性对多级曲轴扭转减振器的设计理论进行研究，提出选取各级扭转减振器设计参数优化方法；
(3) 介绍三级混联式曲轴扭转减振器的计算与优化程序，并分析优化结果；
(4) 介绍三级混联扭转减振器的建模过程，并对模型结构进行说明。
中北大学 毕业设计开题报告 学生姓名：蔡增源学号：0601074104 学院、系：机电工程学院动力机械系 专业：地面武器机动工程 设计题目：EQ1108K型柴油车离合器的扭转减震器设计 指导教师:徐忠四讲师 2010 年 3 月17日
毕业设计开题报告 1．结合毕业设计课题情况，根据所查阅的文献资料，撰写2000字左右的文献综述： 文献综述 1.1国内外研究现状、发展动态 随着社会经济的发展，汽车走进了千家万户，人们在享受着汽车带来的便利的同时也对汽车的性能提出了更高的要求。离合器作为汽车上一个必不可少的部件，除了能通断动力传动以外，还有减振调频的功能，越来越受人们的重视。 汽车传动系中的扭转振动将加大传动系零部件如轴、轴承、齿轮、壳体等的载荷，提高车厢内的噪声水平，降低汽车的行驶舒适性，汽车传动系的振动也是导致整车振动的主要原因。据统计，我国因运输车辆的振动使包装不妥的产品受损，所造成的经济损失一年达数亿元。同时由于轿车、客运车市场的发展，对汽车平顺性的要求也越来越高，振动使乘客产生不舒适的感觉，使驾驶者易疲劳降低了安全性，也使汽车零部件因振动而减少寿命，甚至使汽车的燃油经济性变差【1】。因此，需要分析研究汽离合器在汽车传动系统中的作用，建立传动系的振动模型，找出离合器最优工作状态和最优参数，为改善传动系的扭转振动状况找到一些新思路，为厂家研究开发新型离合器提供理论依据。 现今所用的盘片式离合器的先驱的多片盘式离合器，它是直到1925年以后才出现的。多片离合器最主要的优点是，在汽车起步时离合器的接合比较平顺，无冲击。20世纪20年代末，直到进入30年代时，只有工程车辆、赛车和大功率的轿车上使用多片离合器。多年的实践经验和技术上的改进使人们逐渐趋向与首选单片干式摩擦离合器，因为它具有从动部件转动惯量小、散热性好、结构简单、调整方便、尺寸紧凑、分离彻底等优点，而且在结构上采取一定措施，已能做到接合平顺，因此现在广泛用于大、中、小各类车型中。如今单片干式摩擦离合器在结构设计方面相当完善。采用具有轴向弹性的从动盘，提高了离合器接合时的平顺性。离合器从动盘总成中装有扭转减振器，防止了传动系统的扭转共振，减小了传动系噪声和动载荷，随着人们对汽车舒适性要求的提高，离合器已在原有基础上得到不断改进，汽车上愈来愈多地采用具有双质量飞轮的扭转减振器，能更有效地降低传动系的噪声【2】。
1绪论 1.1 引言 由发动机传到汽车传动系统中的转矩是周期性地不断变化的，因此使传动系统产生扭转振动。如果这一振动频率和传动系统固有频率相重合，就将发生共振，从而对传动系统中零件的寿命有很大影响。因此，在不分离离合器的情况下进行紧急制动或者进行猛烈结合离合器时，在瞬间内将对传动系统的零件产生极大地冲击载荷，从而缩短零件的使用寿命。为此，为了避免共振和缓和传动系统所受的冲击载荷，在汽车离合器中设置了扭转减振器。 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。 1.2扭转减振器的发展 随着社会经济的发展，汽车走进了千家万户，人们在享受着汽车带来的便利的同时也对汽车的性能提出了更高的要求。离合器作为汽车上一个必不可少的部件，除了能通断动力传动以外，还有减振调频的功能，越来越受人们的重视。 汽车传动系中的扭转振动将加大传动系零部件如轴、轴承、齿轮、壳体等的载荷，提高车厢内的噪声水平，降低汽车的行驶舒适性，汽车传动系的振动也是导致整车振动的主要原因。据统计，我国因运输车辆的振动使包装不妥的产品受损，所造成的经济损失一年达数亿元。同时由于轿车、客运车市场的发展，对汽车平顺性的要求也越来越高，振动使乘客产生不舒适的感觉，使驾驶者易疲劳降低了安全性，也使汽车零部件因振动而减少寿命，甚至使汽车的燃油经济性变差【1】。因此，需要分析研究汽离合器在汽车传动系统中的作用，建立传动系的振动模型，找出离合器最优工作状态和最优参数，为改善传动系的扭转振动状况找到一些新思路，为厂家研究开发新型离合器提供理论依据。 现今所用的盘片式离合器的先驱的多片盘式离合器，它是直到1925年以后才出现的。多片离合器最主要的优点是，在汽车起步时离合器的接合比较平顺，无冲击。20世纪20年代末，直到进入30年代时，只有工程车辆、赛车和大功率的轿
1.1 课题背景 由于汽车工业具有很强的产业关联度，因而被视为一个国家工业和经济发展水平的重要标志，因此汽车被称为“改变世界的机器”。 随着科技的进步，社会的发展，人们对生活质量的要求越来越高，包括对汽车舒适性、安全性等性能提出了越来越苛刻的要求。为了提高汽车舒适性，减轻汽车的振动，首先要找到汽车的振源，汽车是多自由度的振动体，并受到各种振源的作用而发生振动，发动机就是振源之一。 当发动机工作时，曲轴在周期性变化的转矩作用下，各曲拐之间发生周期性相对扭转的现象称为扭转振动，简称扭振[1]。发动机的振动关系到它的寿命、工作效率和对周围环境的影响。曲轴系统的振动是引发内燃机振动的重要因素。由于曲轴上作用有大小、方向都周期性变化的切向和法向作用力, 曲轴轴系将会同时产生弯曲振动和扭转振动。因为内燃机曲轴一般均采用全支承结构, 弯曲刚度较大, 所以其弯曲振动的自然频率较高。虽然弯曲振动不会在内燃机工作转速范围内产生共振, 但它会引起配套轴系和机体其它部件的振动, 是内燃机的主要噪声源。对扭转振动而言, 由于曲轴较长,扭转刚度较小, 而且曲轴轴系的转动惯量又较大, 故曲轴扭振的频率较低, 在内燃机工作转速范围内容易产生共振,当发动机转矩的变化频率与曲轴扭转的自振频率相同或成整数倍时，就会发生共振。共振时扭转振幅增大，并导致传动机构磨损加剧，发动机功率下降，甚至使曲轴断裂。曲轴作为内燃机中主要的运动部件之一，它的强度和可靠性在很大程度上决定着内燃机的可靠性。因此, 扭转振动是内燃机设计过程中必须考虑的重要因素[2]。 如何降低曲轴的振动是发动机曲轴设计的重要内容之一，为了消减曲轴的扭转振动，现在汽车发动机多在扭转振幅最大的曲轴前端装置扭转减振器，目前在汽车发动机曲轴系统中广泛采用的是橡胶阻尼式扭转减振器(图 1.1)，有效地改善了发动机曲轴系统的扭振特性，降低了扭振幅值。 a) b) c) a)橡胶扭转减振器(CA8V100)；b)带轮-橡胶扭转减振器；c)复合惯性质量减振器(尼桑VH45DE) 1-减振器壳体；2-硫化橡胶层；3-扭转减振器惯性质量；4带轮毂； 5-带轮；6-紧固螺栓；7-弯曲振动惯性质量
发动机曲轴溷联式扭 转减振器
摘要 发动机的扭转振动严重影响了整车的舒适性。本文基于多级并联和串联扭转减振器的设计背景，提出混联式曲轴扭转减振器的设计，对扭转减振器的优化方案做了介绍，建立了两种三级混联减振器的简化模型，运用MATLAB软件对其参数进行优化分析，并运用CATIA软件对其进行实体建模。分析完扭转减振器的优化参数，结果表明本研究成果对曲轴扭转减振器的设计有一定借鉴价值。 关键词：发动机振动；曲轴扭转减振器；混联；优化
Abstract The Torsional Vibration (TV) of engine seriously affects the comfort of vehicle. Based on the background of parallel and serial multi-stage torsion damper design, the hybrid design of crankshaft Torsional Vibration Absorber (TVA) is proposed. This paper describes the optimization program of the TVA and establishes two simplified models of hybrid tri-mode TVA. The paper analyzes the optimization parameters with MATLAB and modeling TVA with the CATIA. After analyzing optimization parameters of TVA, the result indicates that the conclusions of this paper have some reference value for the design of TVA. Keywords: engine vibration; torsional absorber; hybrid-mode; optimization.
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
Abstract In order to reduce the vibration of vehicle transmission 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-order) the natural frequency, changing the system's 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 transmission 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
3.4.3扭转减振器的参数确定 1、扭转减振器的角刚度 决定于减振弹簧的线刚度及结构布置尺寸，按下列公减振器扭转角刚度k a 式初选角刚度 ≤13T j（3-19） K a 式中：T j为极限转矩，按下式计算 T j=（1.5～2.0）T e max（3-20）式中：2.0适用乘用车，1.5适用商用车，本设计为商用车，选取1.5， T e max 为发动机最大扭矩，代入数值得T j=257.25N.M，K a ≤ 3344.25N.mm／rad 2、扭转减振器最大摩擦力矩 由于减振器扭转刚度C 受结构及发动机最大转矩的限制，不可能很低，故 a 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Tμ。一般可按下式初选为 Tμ=（0.06～0.17）T e max（3-21）取Tμ=0.15T e max，本设计按其选取Tμ=25.725N·m。 3、扭转减振器的预紧力矩 减振弹簧安装时应有一定的预紧。这样，在传递同样大小的极限转矩它将降低减振器的刚度，这是有利的，但预紧力值一般不应该大于摩擦力矩否则在反向工作时，扭转减振器将停止工作。 一般选取T预=（0.05～0.15）T e max，取T预=0.12T e max=20.58 N·m。 4、扭转减振器的弹簧分布半径 减振弹簧的分布尺寸 R的尺寸应尽可能大一些，一般取 =（0.60～0.75）d/2 （3-22） R 取 R 0.7 d/2 0 = 其中d为摩擦片内径，代入数值，得R =54.25mm。 5、扭转减振器弹簧数目 可参考表3.10选取，本设计D=250mm，故选取Z=6。 表3.10减振弹簧的选取
【 1-飞轮 2-从动盘 3-压盘 4-膜片弹簧 离合器的主动部分和从动部分借接触面间的摩擦作用，使两者之间可以暂时分离，又可逐渐接合，在传动过程中又允许两部分相互转动。 液力离合器结构与动作原理 1-叶轮 2-输出轮 3-油 4-油的流向
液力偶合器靠工作液（油液）传递转矩，外壳与泵轮连为一体，是主动件；涡轮与泵轮相对，是从动件。当泵轮转速较低时，涡轮不能被带动，主动件与从动件之间处于分离状态；随着泵轮转速的提高，涡轮被带动，主动件与从动件之间处于接合状态. 磁粉式电磁离合器的动作原理 1-粉末 2-输入侧 3-输出侧 4-激磁线圈 5-线型粉末 6-磁通 电磁离合器靠线圈的通断电来控制离合器的接合与分离。在主动与从动件之间放置磁粉，可以加强两者之间的接合力，这样的离合器称为磁粉式电磁离合器 Audi 100型轿车离合器盖及压盘总成构造图 1,3-平头铆钉 2-传动片 4-支承环 5-膜片弹簧 6- 支承铆钉 7-离合器压盘 8-离合器盖
离合器从动部分 从动部分是由单片、双片或多片从动盘所组成，它将主动部分通过摩擦传来的动力传给变速器的输入轴。从动盘由从动盘本体，摩擦片和从动盘毂三个基本部分组成。为了避免转动方向的共振，缓和传动系受到的冲击载荷，大多数汽车都在离合器的从动盘上附装有扭转减震器。 为了使汽车能平稳起步，离合器应能柔和接合，这就需要从动盘在轴向具有一定弹性。为此，往往在动盘本体园周部分，沿径向和周向切槽。再将分割形成的扇形部分沿周向翘曲成波浪形，两侧的两片摩擦片分别与其对应的凸起部分相铆接，这样从动盘被压缩时，压紧力随翘曲的扇形部分被压平而逐渐增大，从而达到接合柔和的效果。 扭转减振器 离合器接合时，发动机发出的转矩经飞轮和压盘传给了动盘两侧的摩擦片，带动从动盘本体和与从动盘本体铆接在一起的减振器盘转动。动盘本体和减振器盘又通过六个减振器弹簧把转矩传给了从动盘毂。因为有弹性环节的作用，所以传动系受的转动冲击可以在此得到缓和。传动系中的扭转振动会使从动盘毂相对于动盘本体和减振器盘来回转动，夹在它们之间的阻尼片靠摩擦消耗扭转振动的能量，将扭转振动衰减下来。 捷达轿车的从动盘有两级减振装置。第一级为预减振装置，第二级为减振弹簧，其扭转特性为变刚度特性。
第五节 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2-1 4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。 图2-14 单机线性减震器 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 ?K 和阻尼摩擦元件间的摩擦转矩μT 是两个主要参数。其设计参数还包括极限转矩j T 、预紧转矩n T 和极限转角j ?等。 1.极限转矩j T 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2-1 5)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 j T =(1.5～2.O) max e T (2-27) 式中，货车：系数取1.5，轿车：系数取2.O 。 2.扭转刚度尾?k 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 工作转速范围内。 图2-15 减震器尺寸简图 ?K 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 0R 的圆周上，当从动片相对从动盘毂转过?弧度时，弹簧相应变形量为0R 。此时所需加在从动片上的转矩为
1 绪论 1.1引言 由发动机传到汽车传动系统中的转矩是周期性地不断变化的，因此使传动系统产生扭转振动。如果这一振动频率和传动系统固有频率相重合，就将发生共振，从而对传动系统中零件的寿命有很大影响。因此，在不分离离合器的情况下进行紧急制动或者进行猛烈结合离合器时，在瞬间内将对传动系统的零件产生极大地冲击载荷，从而缩短零件的使用寿命。为此，为了避免共振和缓和传动系统所受的冲击载荷，在汽车离合器中设置了扭转减振器。 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。 1.2扭转减振器的发展 随着社会经济的发展，汽车走进了千家万户，人们在享受着汽车带来的便利的同时也对汽车的性能提出了更高的要求。离合器作为汽车上一个必不可少的部件，除了能通断动力传动以外，还有减振调频的功能，越来越受人们的重视。 汽车传动系中的扭转振动将加大传动系零部件如轴、轴承、齿轮、壳体等的载荷，提高车厢内的噪声水平，降低汽车的行驶舒适性，汽车传动系的振动也是导致整车振动的主要原因。据统计，我国因运输车辆的振动使包装不妥的产品受损，所造成的经济损失一年达数亿元。同时由于轿车、客运车市场的发展，对汽车平顺性的要求也越来越高，振动使乘客产生不舒适的感觉，使驾驶者易疲劳降低了安全性，也使汽车零部件因振动而减少寿命，甚至使汽车的燃油经济性变差【1】。因此，需要分析研究汽离合器在汽车传动系统中的作用，建立传动系的振动模型，找出离合器最优工作状态和最优参数，为改善传动系的扭转振动状况找到一些新思路，为厂家研究开发新型离合器提供理论依据。 现今所用的盘片式离合器的先驱的多片盘式离合器，它是直到1925 年以后才出现的。多片离合器最主要的优点是，在汽车起步时离合器的接合比较平顺，无冲击。20 世纪20 年代末，直到进入30 年代时，只有工程车辆、赛车和大功率的轿
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o 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2-1 4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 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。 图2-14 单机线性减震器 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?K 和阻尼摩擦元件间的摩擦转矩μT 是两个主要参数。其设计参数还包括极限转矩j T 、预紧转矩n T 和极限转角j ?等。 1.极限转矩j T 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2-1 5)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 j T =(1.5～2.O) max e T (2-27) 式中，货车：系数取1.5，轿车：系数取2.O 。 2.扭转刚度尾?k 为了避免引起系统的共振，要合理选择减振器 图2-15 减震器尺寸简图 的扭转刚度足?K ，使共振现象不发生在发动机常用 工作转速范围内.
离合器扭转减振弹簧计算及试验方法研究 目前计算离合器扭转减振弹簧切应力时假定弹簧两端面是平行的，实际上减振弹簧受压缩后其两端面还转过角度β，弹簧产生弯曲变形，缩短的一侧弹簧丝切应力增加。为分析弹簧弯曲变形对切应力的影响，定义弹簧弯曲系数Kb，并提出更精确的切应力计算公式。根据减振弹簧的实际受力状态改进了弹簧疲劳试验方法。 标签：离合器；减振弹簧；弯曲系数 离合器在汽车传动系中起着保证汽车平稳起步、变速器顺利换挡和防止传动系过载等作用。为减小汽车传动系扭转振动，离合器从动盘扭转减振器一般采用圆柱螺旋弹簧作为弹性元件，扭转减振弹簧设计计算方法参照GB/T 1239.6-2009《圆柱螺旋弹簧设计计算》，该计算方法用于弹簧受压缩后两端面平行的受力状态，用曲度系数K修正弹簧丝升角和曲率对切应力的影响。弹簧疲劳试验参照GB/T 1239.2-2009《冷卷圆柱螺旋弹簧技术条件》第2部分：压缩弹簧。 分析从动盘扭转减振器时发现，减振弹簧受压缩时其两端面并不平行，如图1所示，弹簧产生弯曲变形，伸长的一侧弹簧丝切应力减小，缩短的一侧切应力增加，切应力增加的比率与弹簧弯曲后两端面夹角β、中径D2和压缩长度λ有关。因为扭转减振弹簧的疲劳寿命与最大切应力有关，在设计扭转减振弹簧时需考虑弹簧弯曲对切应力的影响，弹簧疲劳试验方法也需相应改进，以真实反映减振弹簧的实际受力状态，试验结果更准确。 图1 扭转减振弹簧变形示意图 1 受压缩时两端面平行的圆柱螺旋压缩弹簧分析计算 1.1 受力分析及切应力计算 如图2所示，扭转减振弹簧承受轴向载荷F，由于弹簧丝具有螺旋升角α，在通过弹簧轴线的X-X截面上，弹簧丝的截面呈椭圆形，该截面上作用有力F 及转矩T=FD2/2。在弹簧丝的法向截面Y-Y上作用有横向力Fcosα、轴向力Fsinα、弯矩M=Tsinα及转矩T’=Tcosα。由于扭转减振弹簧的螺旋升角α≤9°，cosα≥0.9877，sinα≤0.1564，计算时可认为法向截面Y-Y上作用有力F及转矩T，则弹簧丝法向截面上的切应力 式中C=D2/d 称为弹簧旋绕比，离合器扭转减振弹簧旋绕比C的范围为3～6.5，比设计手册推荐的常用值5～8小。 图2 两端面平行的圆柱螺旋压缩弹簧受力分析 常用离合器减振弹簧旋绕比C值（表1）
汽车设计课程设计 ——基于UG的扭转减震器设计
目录 一．背景介绍 (3) 二．基本理论 2.1主要参数的选择 (4) 2.2设计计算 (6) 2.3辅助设计计算 2.3.1减震弹簧的设计计算 (10) 2.3.2花键的某些参数选取 (14) 三．基于UG的扭转减震器设计 第一部分扭转减震盘的绘制 (15) 第二部分减震弹簧的绘制 (17) 第三部分装配 (19) 四．结论 (19) 五．UG成果图 (22)
一．背景介绍 随着社会经济的发展，汽车走进了千家万户，人们在享受着汽车带来的便利的同时也对汽车的性能提出了更高的要求。离合器作为汽车上一个必不可少的部件，除了能通断动力传动以外，还有减振调频的功能，越来越受人们的重视。 汽车传动系中扭转振动将加大传动系零部件如轴、轴承、齿轮、壳体等的载荷，提高车厢内的噪声水平，降低汽车行驶舒适性，汽车传动系的振动也是导致整车振动的主要原因。据统计，我国因运输车辆的振动使包装不妥的产品受损，所造成的经济损失一年达数亿元。同时由于轿车、客运车市场的发展,对汽车平顺性的要求也越来越高，振动使乘客产生不舒适的感觉，使驾驶者易疲劳降低了安全性，也使汽车零部件因振动而减少寿命，甚至使汽车的燃油经济性变差。因此，需要分析研究汽离合器在汽车传动系统中的作用，建立传动系的振动模型，找出离合器最优工作状态和最优参数，为改善传动系的扭转振动状况找到一些新思路，为厂家研究开发新型离合器提供理论依据。 现今所用的盘片式离合器的先驱的多片盘式离合器，它是直到1925年以后才出现的。多片离合器最主要的优点是，在汽车起步时离合器的接合比较平顺，无冲击。20世纪20年代末，直到进入30年代时，只有工程车辆、赛车和大功率的轿车上使用多片离合器。多年的实践经验和技术上的改进使人们逐渐趋向与首选单片干式摩擦
1 辽宁工程技术大学 课程设计 题目：乘用车离合器设计 班级：机械12-5 姓名：汪涛 指导教师：曹艳丽 完成日期：2016/1/21
设计任务书 一、设计内容 已知乘用车总质量 1.4T，其动力系统采用的发动机最大功率输出P e max为76kW/6000r,最大输出转矩T e m a x为131Nm/4200r/min。试对该乘用车的离合器进行设计。 二、上交材料 (1) 设计图纸 (2) 设计说明书(5000字左右，无图纸不少于8000字) 三、进度安排(参考) (1) 熟悉设计任务，收集相关资料 (2) 拟定设计方案 (3) 绘制图纸 (4) 编写说明书 (5) 整理及答辩 四、指导教师评语 成绩： 指导教师 日期
摘要 对于内燃机为动力的汽车，离合器在机械传动系中是作为一个独立的总成而存在的，它是汽车传动系中直接与发动机相连接的总成。目前，各种汽车广泛采用的摩擦离合器是一种依靠主、从动部分之间的摩擦来传递动力且能分离的装置。它主要包括主动部分、从动部分、压紧机构和操作机构等四部分。 通过课程设计，对轿车离合器的结构、从动盘总成、压盘和离合器盖总成及膜片弹簧的设计有比较深入的熟悉并掌握。通过查阅文献、上网查阅资料，了解汽车离合器的基本工作原理，结构组成及功能；通过对车型分析，路况分析和型式分析，制定出总体设计方案。
目录 1离合器方案的确定 (1) 1.1从动盘数的选择：单片离合器 (1) 1.2压紧弹簧和布置形式的选择：拉式膜片弹簧离合器 (1) 1.3膜片弹簧的支撑形式选择：双支承环形式 (2) 1.4扭转减振器 (2) 1.5膜片弹簧离合器的工作原理 (2) 2离合器基本参数的确定 (3) 2.1后备系数β (4) 2.2单位压力P0 (4) 2.3摩擦片外径D、内径d和厚度b (5) 2.4摩擦因数f、摩擦面数Z和离合器间隙△t (7) 2.5离合器摩擦力据Tc和单位压力po的计算 (7) 3离合器零件的结构选型及设计 (8) 3.1从动盘总成设计 (8) 3.1.1从动盘总成的结构型式的选择 (8) 3.1.2从动片结构型式的选择 (9) 3.1.3从动盘毂的设计 (9) 3.2离合器盖总成设计 (11) 3.2.1离合器盖设计 (11) 3.2.2压盘设计 (12) 3.3离合器分离装置设计 (12)
《汽车车身设计》期末论文 题目：离合器扭转减振器，从动盘毂，操纵机构的设计学生：高雄 指导老师：刘成武 系别：机械与汽车工程学院 专业：车辆工程 班级： 1103 班 学号：3110105329
目录 一﹑绪论 (4) 1.1引言 (4) 1.2扭转减振器的发展 (4) 1.3目前通用的从动盘减振器在特性上存在如下局限性 (5) 1.4 扭转减振器的结构类型及功用 (6) 1.4.1扭转减振器的结构类型 (6) 1.4.2扭转减振器的功用 (7) 1.5离合器减振弹簧的工作原理 (7) 1.6离合器没有加装减振弹簧会怎么样 (8) 二、扭转减振器的设计 (9) 2.1扭转减振器主要参数 (9) 2.2.1 极限转矩Tj (9) 2.1.2 扭转刚度k? (10) 2.1.3 阻尼摩擦转矩Tμ (10) 2.1.4 预紧转矩Tn (10) 2.1.5 减振弹簧的位置半径R0 (10) 2.1.6 减振弹簧个数Zj (10) 2.1.7 减振弹簧总压力F∑ (11) 2.2减振弹簧的计算 (11)
2.2.1减振弹簧的分布半径R1 (11) 2.2.2单个减振弹簧的工作压力P (11) 2.2.3减振弹簧尺寸 (11) 三﹑离合器其它主要部件的结构设计 (14) 3.1从动盘毂的设计 (14) 四﹑操纵机构 (15) 4,1离合器操纵机构应满足的要求是 (15) 4.2离合器踏板行程计算 (16) 4.3踏板力的计算 (16) 五﹑总结 (17)
一﹑绪论 1.1 引言 因为发动机传到汽车传动系中的转矩是周期地不断变化着的，这就使得传动系中产生扭转振动。如果这一振动的频率与传动系的自振频率相重合，就将发生共振，对传动系零件寿命有很大影响。此外，在不分离离合器的情况下进行紧急制动或猛烈接合离合器时，瞬时间内将产生对传动系的极大冲击载荷，从而缩短零件的使用寿命。为了避免产生共振，缓和传动系所受的冲击载荷，所以在一般汽车离合器中装设了扭转减振器。 扭转减震器主要有弹性元件（减震弹簧或橡胶）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，改变系统的固有频率。使之尽可能避开由发动机引起的共振；阻尼元件的主要作用是有效地消耗振动能量。 1.2 扭转减震器的发展 汽车传动系中的扭转振动将加大传动系零部件如轴、轴承、齿轮、壳体等的载荷，提高车厢内的噪声水平，降低汽车的行驶舒适性，汽车传动系的振动也是导致整车振动的主要原因。据统计，我国因运输车辆的振动使包装不妥的产品受损，所造成的经济损失一年达数亿元。同时由于轿车、客运车市场的发展，对汽车平顺性的要求也越来越高，振动使乘客产生不舒适的感觉，使驾驶者易疲劳降低了安全性，
2 扭转减振器介绍
2.1 扭转振动的控制方法
对于曲轴的扭振，如果在内燃机工作转速范围内，根据扭振计算以及实测发 现内燃机确实存在着较大的扭转振动，就必须采取适当的措施，以便将扭转振动 予以回避或者将其消减，以保证内燃机工作的安全可靠。扭转振动的避振预防措 施有很多种，可综合归纳为以下三种方法[5,6]： (1) 频率调整法 由扭转振动特性可知， 当激励扭振的作用频率ω与扭转振动系统的某一固有 频率 ω0 相同时，将会发生极其剧烈的动态放大现象，即共振现象。因此耍避 开发生ω=ω0，的可能，也即避开动态放大最严重的工况，就可能免除扭转振动 过大所引起的一切后果。本方法的基本概念就是使ω主动躲过ω0 。这种方法主 要措施有调整惯量法、调整柔度法等。通过调整，使系统本身的自振频率躲过激 振频率。使振动应力降至瞬时许用应力范围之内，这样就避免了因扭转振动过大 对内燃机造成损害。这种方法是扭转振动预防措施中应用最广的措施之一，这不 仅是由于它的措施比较简易可行，还在于当达到调频要求以后，它的工作将是有 效的与可靠的。但频率调整法有个缺点是调频的幅度较小，以至于在实际应用中 受到限制。 (2) 减小振能法 激励扭矩是导致扭转振动的动力源。 由于激励扭矩输人系统的能量是扭转振 动得以维持的源泉，如果能够减小输人系统的振动能量，也就能直接减小扭转振 动的量级。方法之一是改变内燃机的发火顺序，当在机器所使用的转速范围内， 危险的扭转振动是副临界转速时，有可能用此方法来消减危险的扭转振动，减小 其危险程度。 方法之二是改变曲柄布置， 在多缸内燃机中故意选用非等间隔发火， 适当选择曲柄角以改变曲柄布置，可以使任何主、副临界转速中的某些简谐扭振 相互抵消而避开危险的扭转振动。 方法之三是选择最佳的曲柄与功率输出装置的 相对位置，使二者的干扰扭矩互相抵消，可以消减曲轴的扭转振动。 (3) 装设减振器 装设减振器能改变轴系的扭振特性。减振器就其特性而言，可分为三大类： 动力减振器，主要依靠它的动力效应改变轴系的自振频率，使之移出工作转速范 围，达到避振目的，如弹簧式和摆式动力减振器等；阻尼减振器，主要依靠固体 的摩擦阻尼或液体的粘性阻尼来吸收干扰力矩输入系统的振动能量， 以减小振动， 如橡胶减振器和硅油减振器等；复合减振器，就是既有调频作用，又有阻尼降幅 作用，如硅油橡胶减振器和硅油弹簧减振器。下文有关于这三类减振器有详细介 绍。
2.2 扭转减振器的种类
内燃机装在减振器上可以大大地降低传递到底座上的振动，同样,扭转振动 也可以在它们达到底座之前消除。如果在发动机曲轴的前轴头上安装减振装置，
汽车传动系统——离合器总成结构图解 机械式离合器的动作原理 1-飞轮2-从动盘3-压盘4-膜片弹簧 离合器的主动部分和从动部分借接触面间的摩擦作用，使两者之间可以暂时分离，又可逐渐接合，在传动过程中又允许两部分相互转动。 液力离合器结构与动作原理 1-叶轮2-输出轮3-油4-油的流向
液力偶合器靠工作液（油液）传递转矩，外壳与泵轮连为一体，是主动件；涡轮与泵轮相对，是从动件。当泵轮转速较低时，涡轮不能被带动，主动件与从动件之间处于分离状态；随着泵轮转速的提高，涡轮被带动，主动件与从动件之间处于接合状态. 磁粉式电磁离合器的动作原理 1-粉末2-输入侧3-输出侧4-激磁线圈5-线型粉末6-磁通 电磁离合器靠线圈的通断电来控制离合器的接合与分离。在主动与从动件之间放置磁粉，可以加强两者之间的接合力，这样的离合器称为磁粉式电磁离合器 Audi 100型轿车离合器盖及压盘总成构造图 1,3-平头铆钉2-传动片4-支承环5-膜片弹簧6-支承铆钉 7-离合器压盘8-离合器盖
离合器从动部分 从动部分是由单片、双片或多片从动盘所组成，它将主动部分通过摩擦传来的动力传给变速器的输入轴。从动盘由从动盘本体，摩擦片和从动盘毂三个基本部分组成。为了避免转动方向的共振，缓和传动系受到的冲击载荷，大多数汽车都在离合器的从动盘上附装有扭转减震器。 为了使汽车能平稳起步，离合器应能柔和接合，这就需要从动盘在轴向具有一定弹性。为此，往往在动盘本体园周部分，沿径向和周向切槽。再将分割形成的扇形部分沿周向翘曲成波浪形，两侧的两片摩擦片分别与其对应的凸起部分相铆接，这样从动盘被压缩时，压紧力随翘曲的扇形部分被压平而逐渐增大，从而达到接合柔和的效果。 扭转减振器 离合器接合时，发动机发出的转矩经飞轮和压盘传给了动盘两侧的摩擦片，带动从动盘本体和与从动盘本体铆接在一起的减振器盘转动。动盘本体和减振器盘又通过六个减振器弹簧把转矩传给了从动盘毂。因为有弹性环节的作用，所以传动系受的转动冲击可以在此得到缓和。传动系中的扭转振动会使从动盘毂相对于动盘本体和减振器盘来回转动，夹在它们之间的阻尼片靠摩擦消耗扭转振动的能量，将扭转振动衰减下来。
曲轴扭转减震器项目介绍
Pulley Asm-damper-Crankshaft Introduction
简介
Introduction for Tuopu R & D -- TVD
Pulley & Damper q轮系 Pulley & Damper
?扭转减振器 ?惰轮、张紧轮
技术能力
https://www.doczj.com/doc/2a10931807.html,
Torsional Vibration Damper (TVD)
?转向泵轮、水泵轮、压缩机带轮 Attachment Pulley Tensioner & Idle Pulley
Tu o
2
2006-11 2004-7
pu
Introduction for Tuopu R & D -- TVD
Representative Products
技术能力
https://www.doczj.com/doc/2a10931807.html,
Pulley for SGM
Pulley for SGM
Pulley for GM
Pulley for Audi
Pulley for Audi
Pulley for Renault
Pulley for Renault
Pulley for Peugeot
Pulley for VW
Pulley for VW
Pulley for Peugeot
Pulley for Peugeot
Pulley for Benz
Pulley for BMW
Pulley for Fiat
Tu o
3
2006-11 2004-7
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