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传动轴共振问题解析摘要：文章针对传动轴振动的源头，提出了解决传动轴共振问题的几种方案，根据车型的实际情况，选择最有的方案。
经试验验证效果明显，有效的解决了车内轰鸣声的异响问题，为其它车型的开发及平台化有一定的借鉴意义。
关键词：汽车；传动轴；共振前言随着人们生活水平的提高，汽车开始逐渐的走进千家万户，且人们在追求速度之余，越来越重视汽车的动力性、舒适性及操控性，各汽车厂家也越来越投入更多的精力研究与匹配，其中整车NVH性能是其中主要课题之一。
传动轴由于在使用过程中的特点是转速高，并且结构较为复杂，所以不可避免的存在NVH问题，下面将就某公司一款SUV车型传动轴共振问题进行实例解析。
1传动轴共振的NVH问题汽车在行驶过程中经常会向传动轴传递各种激振，尤其是发动机等动力单元往复惯性力与传动轴不平衡产生的惯性力冲击最为明显。
传动轴的固有频率与传动轴的尺寸、材料特性及边界条件有关。
该公司这款SUV车型在开发试制阶段发动机转速在约2300r/min时有明显的“嗡嗡”共振轰鸣音，初步怀疑可能是传动轴振动导致。
通过对此车型四驱加速噪声振动测试，对试验彩图分析，车内150Hz左右产生共振，通过对传动轴模态分析，传动轴一阶弯曲模态为154Hz左右，此时若被动力总成激起，刚好吻合发动机转速2300rpm的四阶频率。
2传动轴共振问题的解决方案一般传动轴共振问题的解决方案有三个方向：一是消除传动轴的振动激振源；二是调整传动轴的模态，使传动轴的模态避开发动机常用的频率范围；三是传动轴增加吸振装置，消除振动的影响。
而一般传动轴的振动激励源为发动机，更改发动机工作量非常巨大，故只能考虑后两种方案。
2.1调整传动轴模态传动轴临界转速式中，nc：传动轴临界转速，r/min；D：传动轴外径，mm；d：传动轴内径，mm；L：传动轴长度。
通过上述公式可以看出，传动轴临界转速主要与传动轴轴管的内外径、轴管长度有关。
要提高传动轴的一阶弯曲频率需要增加传动轴轴管内外径的尺寸，或者减小轴管的长度的方式实现。
《机械振动噪声学》习题集1－1 阐明下列概念，必要时可用插图。
(a) 振动；(b) 周期振动和周期；(c) 简谐振动。
振幅、频率和相位角。
1－2 一简谐运动，振幅为0.20 cm，周期为0.15 s，求最大的速度和加速度。
1－3 一加速度计指示结构谐振在82 Hz 时具有最大加速度50 g，求其振动的振幅。
1－4 一简谐振动频率为10 Hz，最大速度为4.57 m/s，求其振幅、周期和最大加速度。
1－5 证明两个同频率但不同相位角的简谐运动的合成仍是同频率的简谐运动。
即：A cos ωn t +B cos (ωn t + φ) =C cos (ωn t + φ' )，并讨论φ＝0、π/2 和π三种特例。
1－6 一台面以一定频率作垂直正弦运动，如要求台面上的物体保持与台面接触，则台面的最大振幅可有多大？1－7 计算两简谐运动x1 = X1 cos ω t和x2 = X2 cos (ω + ε ) t之和。
其中ε << ω。
如发生拍的现象，求其振幅和拍频。
1－8 将下列复数写成指数A e i θ形式：(a) 1 + i3(b) -2 (c) 3 / (3- i ) (d) 5 i (e) 3 / (3- i ) 2(f) (3+ i ) (3 + 4 i ) (g) (3- i ) (3 - 4 i ) (h) [ ( 2 i ) 2 + 3 i + 8 ]2－1 钢结构桌子的周期τ＝0.4 s，今在桌子上放W = 30 N 的重物，如图2－1所示。
已知周期的变化∆τ＝0.1 s。
求：( a ) 放重物后桌子的周期；( b )桌子的质量和刚度。
2－2 如图2－2所示，长度为L、质量为m 的均质刚性杆由两根刚度为k 的弹簧系住，求杆绕O点微幅振动的微分方程。
2－3 如图2－3所示，质量为m、半径为r的圆柱体，可沿水平面作纯滚动，它的圆心O 用刚度为k的弹簧相连，求系统的振动微分方程。
旋转阻尼器原理旋转阻尼器是一种用于减少机械系统震动或振动的装置。
它的主要原理是通过在旋转部件中引入阻尼力，使其能够吸收和耗散旋转系统中的能量，从而减少系统的振动并提高系统的稳定性。
以下是旋转阻尼器的工作原理和应用的详细介绍。
旋转阻尼器的工作原理是基于摩擦力和阻尼器内部的液体或气体的流动阻力。
在旋转系统中，当系统受到外部扰动或激励时，旋转部件会受到一定的力或力矩作用，从而产生震动或振动。
旋转阻尼器在系统中的位置通常位于旋转部件的轴心周围。
首先，旋转阻尼器通过引入一定的初阻尼使得旋转部件的振动能量转化为热能，并将之吸收和耗散掉，从而减少系统的振动。
初阻尼可以通过在旋转部件与阻尼器之间放置摩擦材料来实现，例如金属片或弹簧，其能够吸收并转化振动能量为热能。
其次，旋转阻尼器还可以通过内部液体或气体的流动阻力来实现阻尼效果。
当旋转部件受到振动时，液体或气体会在旋转阻尼器的内部产生流动，流动阻力将对旋转部件施加阻力，从而减缓其振动速度。
这种内部流动阻力取决于液体或气体的粘滞程度和流动速度，可以通过调节流动介质的粘度和流动速度来改变阻尼器的阻尼效果。
此外，旋转阻尼器还可以通过改变其结构设计来实现特定的阻尼效果。
例如，通过调整旋转阻尼器的几何形状、材料属性和结构参数，可以改变阻尼器的刚度、阻尼系数等特性，从而实现不同的阻尼效果。
设计人员可以根据实际需求选择合适的旋转阻尼器，以满足特定系统的阻尼要求。
旋转阻尼器在工程实践中有着广泛的应用。
一种常见的应用是在风力发电机中，用于减少风叶的振动和震动，提高发电机的可靠性和性能。
在风力发电机中，风叶的高速旋转会产生很大的离心力和振动力，如果不加以控制，会导致系统的损坏和能源的损失。
通过在风叶和发电机之间引入旋转阻尼器，可以有效地减少风叶的振动，提高发电机的工作效率和寿命。
另一个应用是在机械传动系统中，用于减少齿轮和轴承的振动和噪音。
机械传动系统中，齿轮和轴承的旋转会带来很大的振动和噪音，这不仅会影响系统的性能和可靠性，还会对操作人员的健康和安全造成威胁。
传动系扭振影响车内低频声振舒适性的作用机理康强;李洁;顾鹏云;左曙光【摘要】以某车型为研究对象,针对车内低频(20 Hz～100 Hz)声振舒适性问题的研究与解决,对其传动系布置及构造加以解析.在此基础上,界定进行车内声振舒适性分析研究所依托的"对象系统",合理划分、组织其子系统并明确其动态特性有效信息,进而揭示出车辆加速过程中发动机中低转速范围内的传动系扭振影响车内声振舒适性的作用机理,并通过实验验证了机理判断的合理性,从而为车内声振舒适性的改进提供了依据和线索.另一方面,依托典型车型具体问题的机理研究,从中归纳总结出处理此类问题的一般性原则,可推广应用于同类车型问题的研究和解决,为后续进一步研究形成规范化的技术解决方案打下基础.%The low frequency (20 Hz-100 Hz) interior NVH problem of a car is studied. The layout and structure of the drivetrain of the car are analyzed. On this basis, the"object system"used in the analysis of the interior NVH is defined. The valuable information of subsystems'dynamic characteristics are classified reasonably. The impact mechanism of drivetrain torsional vibration on the car's low frequency interior NVH performance is discovered and verified experimentally. Some valuable clues to solve the low frequency interior NVH problem are proposed. Besides, the general principles for dealing with such a problem are summarized, which can be applied to the similar cars. This study may provide a good foundation for the technical solution of standardization for this kind of problems in the future.【期刊名称】《噪声与振动控制》【年(卷),期】2018(038)003【总页数】6页(P94-98,103)【关键词】振动与波;传动系;扭振;声振舒适性;影响机理【作者】康强;李洁;顾鹏云;左曙光【作者单位】浙江汽车工程学院,杭州 310000;浙江吉利汽车研究院有限公司,浙江宁波 315000;浙江汽车工程学院,杭州 310000;浙江吉利汽车研究院有限公司,浙江宁波 315000;同济大学汽车学院,上海 201800【正文语种】中文【中图分类】U463.2扭振作为汽车传动系最重要的动力学响应形式之一，对传动系本身的平稳、安全运行有着直接影响。
动力吸振器在动力总成弯曲振动控制中应用的研究动力吸振器在动力总成弯曲振动控制中应用的研究动力总成是汽车的核心部件之一，它由发动机、变速器、传动轴、差速器等组成。
在汽车行驶过程中，动力总成会受到各种振动的影响，其中弯曲振动是一种比较常见的振动形式。
弯曲振动会导致动力总成的疲劳损伤和噪音，因此需要采取措施进行控制。
动力吸振器作为一种有效的振动控制手段，在动力总成弯曲振动控制中得到了广泛应用。
动力吸振器是一种机械式振动控制器，它通过吸收和消耗动力总成的振动能量来减少振动的幅度和频率。
动力吸振器的结构一般由弹簧、阻尼器和质量块组成。
弹簧可以吸收振动的能量，阻尼器可以消耗振动的能量，质量块可以改变振动的频率。
动力吸振器的工作原理是将动力总成的振动能量转化为吸振器内部的弹性势能和阻尼能量，从而达到减振的效果。
动力吸振器在动力总成弯曲振动控制中的应用主要有以下几个方面：1. 引擎支撑系统动力吸振器可以作为引擎支撑系统的一部分，用于减少引擎的弯曲振动。
在汽车行驶过程中，引擎会受到路面不平、加速、减速等因素的影响，从而产生弯曲振动。
如果不采取措施进行控制，这种振动会导致引擎的疲劳损伤和噪音。
动力吸振器可以通过吸收和消耗引擎的振动能量来减少振动的幅度和频率，从而保护引擎的安全和稳定性。
2. 变速器支撑系统动力吸振器还可以作为变速器支撑系统的一部分，用于减少变速器的弯曲振动。
在汽车行驶过程中，变速器也会受到各种振动的影响，从而产生弯曲振动。
动力吸振器可以通过吸收和消耗变速器的振动能量来减少振动的幅度和频率，从而保护变速器的安全和稳定性。
3. 传动轴支撑系统动力吸振器还可以作为传动轴支撑系统的一部分，用于减少传动轴的弯曲振动。
在汽车行驶过程中，传动轴也会受到各种振动的影响，从而产生弯曲振动。
动力吸振器可以通过吸收和消耗传动轴的振动能量来减少振动的幅度和频率，从而保护传动轴的安全和稳定性。
总之，动力吸振器作为一种有效的振动控制手段，在动力总成弯曲振动控制中得到了广泛应用。
1、机械振动系统固有频率与哪些因素关于？关系如何？答：机械振动系统固有频率与系统质量矩阵、刚度矩阵（和阻尼关于质量越大，固有频率越低；刚度越大，固有频率越高；阻尼越大，固有频率越低。
2、简述机械振动系统实际阻尼、临界阻尼、阻尼比联系与区别。
答：实际阻尼是指振动系统真实阻尼值，用于度量系统自身消耗振动能量能力；临界阻尼是c2e nmω=，不不大于或等于该阻尼值，系统运动不是振动，而是一种指数衰运动；阻尼比是/ec c ξ=3、简述无阻尼单自由度系统共振能量集聚过程。
答：无阻尼单自由度系统受简谐勉励时，如果勉励频率等于系统固有频率，系统将发生共振；外力对系统做功所有转成系统机械能即振动能量；外力持续给系统输入能量，使系统振动能量直线上升，振幅逐渐增大；无阻尼系统共振时，需要一定期间积累振动能量。
4、什么是共振，并从能量角度简述共振形成过程。
答：当系统外加勉励与系统固有频率接近时候，系统发生共振；共振过程中，外加勉励能量被系统吸取，系统振幅逐渐加大。
5、简述线性系统在振动过程中动能和势能之间关系。
答：线性系统在振动过程中动能和势能互相转换，如果没有阻尼，系统动能和势能之和为常数。
6、什么是机械振动？振动发生内在因素是什么？外在因素是什么？答：机械振动是指机械或构造在它静平衡位置附近往复弹性运动。
振动发生内在因素是机械或构造具备在振动时储存动能和势能，并且释放动能和势能并能使动能和势能互相转换能力。
外在因素是由于外界对系统勉励或者作用。
7、从能量、运动、共振等角度简述阻尼对单自由度系统振动影响。
答：从能量角度看，阻尼消耗系统能力，使得单自由度系统总机械能越来越小；从运动角度看，当阻尼比不不大于等于1时，系统不会产生振动，其中阻尼比为1时候振幅衰减最快；当阻尼比不大于1时，阻尼使得单自由度系统振幅越来越小，固有频率减少；阻尼固有频率d ωω=共振角度看，随着系统能量增长、增幅和速度增长，阻尼消耗能量也增长，当阻尼消耗能力与系统输入能量平衡时，系统振幅不会再增长，因而在有阻尼系统振幅并不会无限增长。
第一章绪论§1-1 引言机械振动是机械运动的一种特殊形式，是指物体在其平衡位置附近所作的往复运动。
年没课程的一些名着，如Thomson和Meirovitch的着作，在份量和叙述方式上都不尽合适。
针对少学时（约30～36学时）的工科本科生的需要，在1983～1996年期间对本科生和工程师短训班的十五次讲授中，博采国内外一些较好着作的内容，较好的叙述方式，曾三次编写“机械振动”讲义，试图使读者在学习中能做到：学习振动分析的基本理论和方法，掌握现代数学和电子计算机这一强有力工具的初步应用；随机振动入门，着重于基本概念及其数学方法的工程应用实例；噪声的基本概念和测试方法；…为今后进一步学习应用打下基础，但内容又不过多、过深，略去定量的证明和公式繁琐的推导。
“机械振动”讲义注重实用性、实例的重点阐述，计算机例题的上机操作求解等基本技能的训练。
第二章叙述常系数线性微分方程的基本解法。
在给工科专业高年级学生讲授振动课程第七章“随机振动入门”，介绍随机振动的数学应用，阶跃激励、脉冲激励和任意激励的响应—卷积积分（杜哈美积分）。
随机激励下响应的付利叶积分法。
随机振动理论的初步应用。
振动对人体的影响，ISO2631标准。
机车车辆工程和汽车工程的应用实例。
第八章“噪声的测量”，介绍声学及噪声的基础知识，噪声测量仪表，测量方法，并附有噪声测量实验指导书。
本讲义自1983年开始教学实践以来，经1987、1990、1997年三次修订而成。
由陈石华教授（第一至六章）、刘永明博士、副教授（第七章）、施绍祺高级工程师（第八章）编写，全书由刘永明制图、电脑排版。
由于时间仓促、水平有限，书中不妥之处，热诚地欢迎读者指正。
杂的控制系统。
由于振动，机器在使用过程中往往产生巨大的反复变动的载荷，这将导致机器使用寿命的降低，甚至酿成灾难性的破坏事故。
如大桥因共振而毁坏；烟囱因风振而倒坍；飞机因颤振而坠落等等，文献均有记载。
为了防止这些事故的发生，若不针对事故的原因作正确的分析和研究，设计人员往往传统方式地加大结构断面尺寸，导致机器重量增加和材料的浪费。
