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曲轴减震皮带轮固有频率试验机

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汽车动力传动系统扭振ODS测试分析与应用

汽车动力传动系统扭振ODS测试分析与应用

汽车动力传动系统扭振ODS测试分析与应用李小亮【摘要】完成某匹配直列四缸柴油发动机前置、后轮驱动、手动变速箱皮卡车的动力传动系统扭振工作变形测试,确定其第2阶扭振峰值频率与振型;建立该车动力传动系扭振仿真模型,分析得到与实测相同工况的动力传动系第2阶扭振模态;对标仿真分析与实际测试的第2阶扭振峰值频率与振型,结果显示良好.基于扭振ODS 分析确定的频率与振型,说明仿真模型与分析结果可信,后续可扩展应用该类仿真模型,为全面预测、分析优化汽车动力传动系扭振引起的NVH问题,提供一种快速、有效的方法.【期刊名称】《汽车实用技术》【年(卷),期】2017(000)013【总页数】4页(P114-117)【关键词】动力传动系统;扭振;工作变形分析;仿真模型【作者】李小亮【作者单位】江铃汽车股份有限公司;江西省汽车噪声与振动重点实验室,江西南昌330001【正文语种】中文【中图分类】U467.3CLC NO.:U467.3 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)13-114-04 汽车动力传动系统扭振是影响其NVH性能的重要因素之一。

工程上通过汽车动力传动系统扭振分析，明确扭振NVH问题的主要影响部件，合理设计、匹配其相关参数，调整传动系扭振固有频率，避免扭转共振产生，可有效提升汽车NVH性能。

本文基于振动工作变型（Operational Deflection Shapes, ODS）理论，通过对某匹配直列四缸柴油发动机前置、后轮驱动、手动变速箱皮卡车的动力传动系统扭振ODS测试与分析，确定其扭振频率与振型；建立该车动力传动系扭振仿真模型，分析得到扭振频率与振型，并与实测分析结果对标。

因动力传动系扭振测试方法与结果分析的局限性，提出基于汽车动力传动系扭振仿真模型与扭振ODS测试的良好对标结果，拓展应用扭振仿真模型，为全面分析与优化涉及汽车动力传动系扭振的NVH问题，提供一种快速、有效的分析方法。

对曲轴动平衡检测仪功能扩展的探索

对曲轴动平衡检测仪功能扩展的探索
东
对 曲轴动平衡检 测仪功 能扩 展 的探 索
（ 攀枝花学院， 四川 攀枝花 ６７ ０ ） １０ ０
摘 要： 由于实验经 费及使 用频率的原 因， 在一般 实验 室中没有购置汽 车动平衡检 测的所有检测仪器。在 本文中， 探索对 已有的曲轴动平衡检
测仪 进 行 改 造 ， 其 增 加 轮 胎 动 平衡 的测 量 功 能 。挖 掘 设 备 潜 力 ， 以使 实现 一 机 多用 。
— ＋
一
３ — ４
关键词 ： 曲轴动平衡； 动平衡； 车轮 轮胎 夹具； 功能扩展
４ 前言 在汽车修理及检测中 ， 动平衡项 目是一个 重要的检测类别 ，汽车的各项动平衡检测项 目 ８ 主要有 ： 曲轴动平衡检测 、 传动轴动平衡 检测 、 轮胎动平衡检测等 。我院现有曲轴动平衡仪和 传动轴动平衡仪 。但是 由于经费及使用频率的 原因 ， 未购置轮胎动平衡检测仪 。 但是根据汽车 运用专业毕业学生反馈的信息来看 ，汽车修 理 和检测 行业对轮 胎动平 衡检测 项 目越 来越 重 视 ，在教学 中拟增加汽车轮胎动平衡的相应 实 验项 目，这就产生了新增实验项 目与现有仪 器 备之 间 的矛 盾 。怎 么样 在 现 有 的 基 础 上挖 掘 １ 支承轴颈 ２ 皮带传动位置 ３ １ ０ 、 、 、 ２ 度锥 角孔 ４ 夹盘表面 ５ 夹盘定位孔 ６ 螺栓孔 、 、 、 设备潜力 ， 实现一机多用就提上 了日程。 现有 的 图 １ 曲轴动平衡仪是双侧动平衡检测装置 ，没有 车 轮动平衡检测功能。功能扩展的 目的就是在 曲 与支承 的振动位移成正 比。平衡转速低 于转子 ４４输人参数值 ， ． 并启动 电源 。 ４５读取 不平衡数据并 制定动平衡 调节 方 ． 轴动平衡仪原有基础上增加检测车轮动平衡 的 支 承系统 固有频率的称为硬支承平衡机 ，这种 平衡机的支承刚度大，传感器检测出的信号 与 案 。 功能。 １ 车轮动平衡概述 支承 的振动力成正比。 ５误差分析与改进措施 在对实验结果进行分析的时候发现 ，改造 在汽车车轮的轮毂边缘上 ， 的有一块或 有 ２对曲轴动平衡仪的改造 本文 中所做的改动主要在夹盘上 ，原有 曲 后 ，曲轴动平衡 仪能基本完成车轮动平衡的测 多块大小不等的小铅块 。这些小铅块 与漂亮 的 基 但 车轮显得有些不协调。但这一个个小小 的铅块 轴 动平衡仪 的装夹是 依靠两个 Ｖ型支 承块直 量 ． 本 达 到 了 预期 的 目的 。 是 也 发 现 了一 些 的作 用 非 常 重 要 ，它们 对 汽 车 高 速行 驶 的稳 定 接支承曲轴的两个 主轴颈上 ，利用皮带与主轴 需 要 改 进 的 问 题 ： 颈结合进行传动。现设计的车轮夹具 如图 １ 所 ５１由于制作 精度 、制作材 料等因素 的影 ． 性起着非常重要 的作用 。 响， 夹具 自身的动平衡需要调整 ， 在没有更高精 汽车的车轮是由轮胎 、 轮毂组成的一个整 示 ： 在如上所述结构 中，夹具 中主轴部分是采 度 的加工夹具以前 ，每次实验前都要对 夹具先 体 。 由于制造上的原 因， 但 使这个整体各部分 的 质量分布不可能非 常均匀 。当汽车车轮高速旋 用 ６ ０圆钢制作 而成 ， 总长度为 ５ ０毫 米 ， ０ 中间 进行动平衡检测及补偿 。 ５２夹具 中轮胎 夹盘与夹具 支承部分 的垂 ． 转起来后 ， 就会形成动不平衡状态 ， 造成车辆在 部分直径较大， 直径为 ５ 毫米 ， ８ 两端直径较小 ， ０ 在皮带传动位置本应有小 的凹 直度精度不够 ，应在 以后的制作中提 高加工精 行驶 中车轮抖动 、 向盘震动的现象 。 方 为了避免 直径为 ４ 毫米 。 这种现象或是消除已经发生的这种现象 ，就要 陷 以防止皮带轴 向跳动 ，但因为原皮带张紧机 度 。 未做 凹陷加工。 在圆轴上距离左端为 结束语 使车轮在 动态情 况下通过增加配重 的方法 ， 使 构的限制 ， 车 轮 校 正 各 边缘 部 分 的 平 衡 。这 个 校 正 的 过 程 ２０毫 米位 置钻 两个 沿 同一条 直 径的 １０度 ０ ２ 本文在对 曲轴动平 衡原理研究 的基础上 ， 深度为 ３ ５毫米 ， － 以用做夹具盘的限位及传 提出了使用曲轴动平衡仪检测车轮动平衡 的思 就 是 人 们 常 说 的动 平 衡 。 实 际应 用 中是 将 轮 胎 孔 ， 并设计出相应的轮胎夹具 以实现这一设想 ， 装配到轮辋上进行 动平衡试验加以校正 的 ， 只 动所用。夹具盘的构造分为轮胎夹盘部分和传 路 。 传 也 对现有仪器的多功能改造进行 了相关探索。 能 在 圆周 上 不 同 的角 度 配 以不 同质 量 的 重 块 以 动 轴 套部 分 ， 动 轴 套 部分 和夹 具 轴 上 一 致 ， 钻有对称 的两个圆孔 ，使用锥形 的螺钉穿人并 作者 简 介 ： 余旭 东（９ ５ ） 男 ， １６ 一 ， 四川 仁寿 实现转动时的动平衡 ， 以保持 车轮稳定旋转。 本文使用 的曲轴 动平 衡仪是 一台双侧 硬 与轴上的限位孔配合定位 。而夹具盘上的轮胎 人 ， 攀枝花学１ ｒ ％＿程技术学院 ， － 副教授 。主要从 事汽车方向的教 学和研 究工作。 支承的离心式平衡机 ，它可以精确的测量出曲 夹盘则采用螺栓与轮胎 紧固连接 。 ３改 造 的夹 具 的优 点 轴的动不平衡位置和不平衡量 ，在输入精确量 取的 Ａ、 Ｃ三个数据以后 ， Ｂ、 在运动中根据支承 ３１ ．装夹 时夹具两侧 由精度 较高的销钉 固 定 ， 有 较 好 的 对 中作 用 。 具 的震动力来检测动不平衡量和不平衡位置。 离心式平衡机是在转子旋转的状态下 ， 根 ３２轮 胎 夹 盘 与夹 具 支 承 轴 相 互 独 立 ， ． 在更 据转子不平衡引起的支 承振动 ，或作用 于支承 换检测 的轮胎种类时，只用更换相应的轮胎夹 更 正 保证 了夹具的通用性 。 的振动力来测量不平衡 。其按校正平面数量 的 盘 ， 不同， 可分为单面平衡机和双面平衡机。 单面平 ３ 此种夹具制造简单易行 ， ． ３ 易于推广 。 衡机 只能测量一个平 面上 的不平衡（ 静不平衡） ， ４实验步骤及分析 本 刊 ２ １ 年第 ｌ 期 （ ００ ９ ７月上 旬刊 ） １７ 第 ８ ４１ ． 装夹轮胎： 将选用 的轮胎夹盘与夹具组 页刊发的 《 它虽然是在转子旋转时进行测量 ， 但仍属 于静 浅谈计算机等级考试 ＶＢ的培训体 并将轮胎 固定于夹盘上 。 平衡机 。 双面平衡机能测量动不平衡 ， 也能分别 合成为一个整体 ， 会》 一文 ， 作者 ： 王进忠 安宁宁 ， 单位应为 ： 沈阳 测量静不平衡和偶 不平衡 ， 一般称为动平衡机 。 ４２装机过程： ． 将装夹好的夹具与轮胎放 于 体 育学 院 ， 宁 沈 阳 １０ ０ 。 辽 １０ ０ 并将安全锁 紧装 离心力式平衡机按支承特性不同 ，又可分 为软 动平衡仪器 的 ｖ型支 承块上 ， 支承平衡机和硬支承平衡机。平衡转速高 于转 置 关 闭 。 ４３利用皮带轮调节装置张紧皮带 ， － 在夹具 子支承系统固有频率 的称为软支承平衡机 。这 并用光束垂直照射。 种平衡机的支承刚度小 ，传感器检测出的信号 轴的一端 贴上反光条 ， 特 此 更 正

一种扭转减振皮带轮的固有频率测试系统及测试方法[发明专利]

一种扭转减振皮带轮的固有频率测试系统及测试方法[发明专利]

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010749436.6(22)申请日 2020.07.30(71)申请人 重庆长安汽车股份有限公司地址 400023 重庆市江北区建新东路260号(72)发明人 邵俊龙　常春　杨少波　杨金才　黄泳璇　吴念　李凤琴　(74)专利代理机构 重庆华科专利事务所 50123代理人 唐锡娇(51)Int.Cl.G01M 13/028(2019.01)(54)发明名称一种扭转减振皮带轮的固有频率测试系统及测试方法(57)摘要本发明公开了一种扭转减振皮带轮的固有频率测试系统及测试方法，测试系统包括数据采集设备、PC电脑、驱动设备、第一扭振传感器、第二扭振传感器、温度测量仪和转速表，第一扭振传感器、第二扭振传感器、温度测量仪、转速表分别与数据采集设备连接，数据采集设备与PC电脑连接。

本发明利用驱动设备在全负荷工况下做变速运动，带动扭转减振皮带轮连续旋转，以驱动设备自身的扭振实现对扭转减振皮带轮的扫频激励，规避了激励振幅对测试结果的影响，并且通过进一步的信号处理从原理上消除了橡胶材料阻尼对测试结果的影响，从而能准确的获得扭转减振皮带轮的固有频率。

权利要求书2页 说明书6页 附图5页CN 111811815 A 2020.10.23C N 111811815A1.一种扭转减振皮带轮的固有频率测试系统，包括数据采集设备(5)、PC电脑(6)，其特征在于：还包括驱动设备、第一扭振传感器(1)、第二扭振传感器(2)、温度测量仪(3)和转速表(4)，第一扭振传感器(1)、第二扭振传感器(2)、温度测量仪(3)、转速表(4)分别与数据采集设备(5)连接，数据采集设备(5)与PC电脑(6)连接；测试时，扭转减振皮带轮(7)安装在驱动设备上，驱动设备带动扭转减振皮带轮(7)连续旋转，第一扭振传感器(1)测量扭转减振皮带轮(7)的轮毂扭振信号，第二扭振传感器(2)测量扭转减振皮带轮(7)的惯量环扭振信号，温度测量仪(3)测量扭转减振皮带轮(7)的温度信号，转速表(4)获取扭转减振皮带轮(7)的转速信号，数据采集设备(5)在PC电脑(6)的控制下采集所述轮毂扭振信号、惯量环扭振信号、温度信号和转速信号，并发送至PC电脑(6)进行处理、存储和输出测试报告。

轮胎均匀性的影响原因及试验机介绍

轮胎均匀性的影响原因及试验机介绍

第46卷 第13期·12·作者简介：沈爱华（1972-），男，高级工程师，本科，主要从事轮胎工艺与设备开发，获得两项发明专利和十几项实用新型专利，已发表多篇论文。

收稿日期：2020-02-08在由工业和信息化部、中国工程院联合指导，青岛市人民政府、中国机械工程学会共同主办的“2017世界互联网工业大会”上，国家橡胶与轮胎工程技术研究中心常务副主任、软控股份有限公司董事长袁仲雪发表主题为《橡胶产业互联网平台》演讲时强调说：“在质量问题当中，最令业界头疼的是轮胎质量的均一性问题，均一性是智能制造、无人制造、均一化制造目前还到不了的水平……，所以导致我们现在中国的轮胎制造能力虽然很强，但是大部分属于低端产品，缺乏高端的技术。

”事实上，制造完全均一的轮胎是不可能的，因为轮胎制造的每道工序都有它自身制造的公差。

只有严格控制轮胎部件的精度和轮胎制造全过程，才能使影响均匀性不可避免的误差降至最小。

轮胎生产的特点是大量的手工操作，因此，偏离理想结构是不可避免的。

帘布层的拼接、不均匀的织物和钢丝性能、部件组合时不均匀的拉伸、不均匀的硫化、带束层放置的偏中心以及其它制造公差等问题，都将导致轮胎的不均匀性。

轮胎缺乏均匀性将通过轮胎对车辆施加的力产生变化，轮胎每旋转一周都重复着其影响，由此而引起车辆的周期性振动，振动程度是取决于行驶速度的，并常常导致驾驶员及乘客感到烦恼。

1　轮胎的均匀性定义1.1　何谓轮胎的均匀性原意为“均匀”，可以引申为“均一”、“匀称”。

具体指的是：给轮胎一定的充气压力，在一定负荷及轮胎均匀性的影响原因及试验机介绍沈爱华(安徽佳通乘用子午线轮胎有限公司，安徽 合肥 230601)摘要：主要介绍了轮胎均一性对车辆的影响、均匀性的定义、分类、均匀性的项目及意义。

介绍了均匀性检测方法、生产设备对均匀性的影响和主要测量项目对应的试验设备，同时也分析了轮胎不均匀性的产生原因。

最后简单介绍了均匀性试验机的工作原理、各组成部分及功能，罗列了影响均匀性的因素、均匀性与车辆品质的对应关系。

发动机扭转振动试验研究

发动机扭转振动试验研究

10.16638/ki.1671-7988.2020.18.037发动机扭转振动试验研究程勉宏，龚鹏，李播博（沈阳航空航天大学机电工程学院，辽宁沈阳110100）摘要：曲轴的扭转振动是影响发动机安全运行的重要因素之一，因此曲轴扭转振动是发动机研发过程要解决的重要课题。

文章以两款不同的直列四缸发动机为研究对象，用测速齿盘作为发动机扭转振动的测量信号齿盘，介绍了测试齿盘的测试方法，并在发动机台架上进行发动机扭振试验测试，为发动机性能改善提供帮助。

关键词：扭转振动；测速齿盘；试验研究中图分类号：U467.2 文献标识码：A 文章编号：1671-7988(2020)18-108-03An Experimental Research on the Torsional Vibration of Automotive EngineCheng Mianhong, Gong Peng, Li Bobo（School of Mechanical and Electrical Engineering, Shenyang University of Aeronautics and Astronautics,Liaoning Shenyang 110100）Abstract: The torsional vibration of crankshaft is one of the main factors promising the safe operation of engine, therefore the torsional vibration of crankshaft is the key issue during the R&D process of engine. In this paper, the torsional vibration of crankshaft in two different inline four-cylinder engines was studied experimentally. A speed measuring tooth disc was employed as the signal disc during the experimental test for the torsional vibration of the engine. The test procedure was introduced and the bench tests of torsional vibration were carried out for both engines. The results could provide some guidance for engine performance improvement.Keywords: Torsional vibration; Speed measuring tooth disc; Experimental researchCLC NO.: U467.2 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2020)18-108-031 前言随着社会的发展，人们对汽车乘座的舒适性要求越来越高,有关汽车发动机的噪声、振动和行驶平顺性（NVH）的研究愈来愈受到人们的重视，发动机曲轴系的扭转振动是汽车发动机NVH分析的重要组成部分。

发动机曲轴系统扭转振动分析

发动机曲轴系统扭转振动分析

（ ４）
’ Ｔ（
ｗｔ）
＋∞
＝Ｔｎ ｅｊｎｗｔ＝ －∞
１ ２
∞
ａ０＋ （ ａｎｃｏｓｗｔ＋ｂｎｓｉｎｎｗｔ）
ｎ＝１
（ ５）
式中， Ａｐ 为活塞面积； Ｐｇ 为筒内压力； ｒ 为曲轴半径； ｍ 为等价往复运动部分质量； ｌ 为连杆长度； ω为曲
轴 角 速 度 ； ａ０、ａｎ、ｂｎ 分 别 为 傅 里 叶 系 数 ； θ为 角 位 移 振幅。
Ｔ１ Ｔ２ Ｔ３ Ｔ４ Ｔ５ Ｔ６
Ｊｐ Ｊｄ
Ｊ１
Ｊ２
Ｊ３
Ｊ４
Ｊ５
Ｊ６
Ｊｆ
Ｋｄ Ｋ１ Ｋ２ Ｋ３ Ｋ４ Ｋ５ Ｋ６ Ｋ７
Ｃｄ
Ｃｅ Ｃｅ Ｃｅ Ｃｅ Ｃｅ Ｃｅ
图 ３ 曲轴系统扭转振动的计算模型
图 中 ， Ｃｅ 为 发 动 机 的 粘 性 阻 尼 系 数 ； Ｃｄ 为 减 振 器的粘 性 阻 尼 系 数 ； Ｋｄ 为 减 振 器 的 扭 转 刚 度 ； Ｔ１～Ｔ６ 分别为作用在各曲柄半径上的激振力矩 ； Ｊｄ 为减振 器惯性环的转动惯量； Ｊｐ 为三角皮带轮、减振器极板 以及曲轴第 １ 轴颈中心和前端间的转动惯量； Ｊｎ（ ｎ＝ １， …， ６） 为活塞和连接棒的等价转动部分质量以及
７０
Ｋｄ ／ｋＮ·ｍ·ｒａｄ－１ １６０
４ 计算结果和试验结果的比较
图 ５ 和图 ６ 分别为发动机全负荷运行状态下三
角皮带轮和飞轮相对角位移曲轴系统 １．５ 次、３ 次、
４．５ 次、６ 次振动试验结果和计算Fra bibliotek果。５０
３ 次 １．５ 次 ４．５ 次
扭转振幅 ／ｍｍ
４０
３０
２０
６次
１０ １ ０００ １ ２００ １ ４００ １ ６００ １ ８００ ２ ０００

发动机扭转减振皮带轮的匹配试验研究

图1传感器安装图
测试工况为发动机全负荷匀加速1000-5500rpm
据采集前，应起动发动机进行热机，确保发动机冷却液温机油温度等达到规定范围值，然后再进行试验。

试验过程中，LMS测试系统将编码器采集的转速脉冲信号计算成角速度信号，然后再对其积分计算成角位移，最后测试系统通过傅里叶变换将时域角位移信号转换成频域角位移，从而得到不同谐阶的扭转角位移振幅随转速变化的结果。

2数据分析
将测试数据在LMS b软件中分析计算。

由于本次试验对象为四缸发动机，在一个工作循环中曲轴旋转两
表3为各谐阶扭转角之和最大值的分析结果。

由表中看出1#和4#皮带轮各谐阶扭转角之和最大值均大于0.2°，不满足设计要求，2#和3#皮带轮符合设计要求。

综合皮带轮单谐阶和各谐阶之和的数据分析结果，3#皮带轮频率为340Hz 能同时满足设计要求，因此该四缸图21#皮带轮测试结果
图32#皮带轮测试结果
图43#皮带轮测试结果
图54#皮带轮测试结果
图6各谐阶扭转角之和
表3谐阶扭转角之和最大值
编号1#2#3#4#谐阶之和
0.254°
0.195°
0.188°
0.226°
图7曲轴扭振colourmap图
图7为340Hz皮带轮前端测得的扭振colourmap图。

从图中可以看出在1000-5500rpm转速范围内，除2谐阶在3500rpm以下扭振振幅较大外，其余各谐阶振幅均较。

橡胶阻尼式扭转减振器固有频率计算与测试方法的研究


3 橡胶本构模型参数的确定
在橡胶动态黏弹性力学特性的研究中 ，广泛应 用 Kelvin‐Voigt ，M axw ell 、分 数 导 数 等 力 学 模 型［３‐５］ 。 Berg 等［６］ 将 M axw ell 力学模型应用于轨道 车辆橡胶隔振器动态特性计算 ，并取得了良好的效 果 。 湣 stberg 等［７］ 使用分数导数模型对一橡胶隔振
摘要 ：设计了橡胶试片静动态剪切特性实验夹具 ，测试得到了橡胶试片在不同压缩比下的静动态剪切特性 。 建立 了表征橡胶试片静动态剪切特性的 Kelvin‐Voigt 本构模型 、M axwell 本构模型和分数导数本构模型 ，提出了由实验 测得的橡胶试片剪切特性曲线来识别各模型参数的方法 。 给出了基于这 ３ 种本构模型计算橡胶阻尼式扭转减振 器固有频率的方法 ，计算了一扭转减振器固有频率 ，并与测试值进行对比 。 结果表明 ：基于 Kelvin‐Voig t 模型计算 得到的固有频率不随激振振幅的变化而变化 ，不能表征振幅相关性 ，而 M axwell 模型和分数导数模型计算固有频 率能表征振幅相关性 。 大振幅激励时 ，利用 M axwell 模型计算的固有频率与实测值的误差较大 ；在各种激励振幅 下 ，利用分数导数模型可较准确计算出减振器的固有频率 。
矩 、黏弹性扭矩 、摩擦扭矩的叠加 。 其中 Ke 为弹性
扭转刚度 ，K Mv 为黏弹性扭转刚度 ，CMv 为黏性阻
尼 ，T f 为橡胶摩擦扭矩 。 摩擦扭矩由橡胶分子之间
的摩擦产生 ，与频率无关 ，只与橡胶变形量有关［３］ 。
扭转 减 振 器 M axw ell 力 学 模 型 可 简 化 为 刚 度 为
EPDM
７０
８
４０ × ２０
在橡胶试片准静态试验时 ，对橡胶试片的运动 块施加低频稳态简谐位移激励 ，测试工装固定端力 随位移激励的变化关系曲线 。 为了尽量减少黏性力

振动系统固有频率的测试实验报告

实验一：振动系统固有频率的测试一． 实验目的1、学习振动系统固有频率的测试方法；2、 学习共振动法测试振动固有频率的原理与方法；（幅值判别法和相位判别法）3、 学习锤击法测试振动系统固有频率的原理与方法；（传函判别法）二． 实验原理（一）、对于振动系统，经常要测定其固有频率，最常用的方法就是用简谐力激振，引起 系统共振，从而找到系统的各阶固有频率。

（二）、相位判别法，相位判法是根据共振时特殊的相位值以及共振动前后相位变化规律 所提出来的一种共振判别法。

在简谐力激振的情况下，用相位法来判定共振是一种较为敏感 的方法，而且共振是的频率就是系统的无阻尼固有频率，可以排除阻尼因素的影响。

若激振信号为：F = F sinwt位移信号为：y €Y sin （wt-j ）■ ■ ■速度信号为：丁 €wY cos （wt -j ）加速度信号为：」=w 2Y sin （wt -j ）（1）、位移判别共振：激振信号为：F = F sin wt 位移信号为：y =F sin （wt -j ） 当w略大于w n 或略小于⑷“时，图象都将由正椭圆变为斜椭圆，因此图象图象由斜椭圆 变为正椭圆的频率就是振动体的固有频率。

（2）、速度判别共振：激振信号为：F = F sin wt ，速度信号为：「=wY cos （wt -j ） 当w略大于w n或略小于⑷“时，图象都将由直线变为斜椭圆，因此图象由斜椭圆变为直线的 频率就是振动体的固有频率。

（3）、加速度判别共振：激振信号F = F sin wt ，加速度信号、=w 2Y sin （wt -j ）共振时， 屏幕上的图象应是一个正椭圆。

因此图象由斜椭圆变为正椭圆的频率就是振动体的 固有频率。

（三）、 另一种方法是用锤击法，用冲击力激振， 通过输入的力信号和输出的响应信号 进行传函分析， 得到各阶固有频率。

响应与激振力之间的关系可用导纳表示：Y 的意义就是幅值为也的激励力所产生的响应。

曲轴系开发过程的两起扭振优化案例_长安_康黎云

曲轴系开发过程的两起扭振优化案例康黎云司庆九张小涛姜波薛军平（长安汽车研究总院动力研究院技术研究所，重庆渝北区双凤桥空港大道589号，401120）摘要：本文讨论了曲轴系开发过程中两起扭振及优化案例，通过与试验结果的对比来标定分析模型，并在标定的模型基础上对曲轴进行结构优化，优化方案的有效性说明采用EXCITE Designer在解决曲轴系设计和优化方面具有显著效果。

关键词：EXCITE曲轴系扭振主要软件：A VL EXCITE Designer曲轴在周期性气体力、惯性力和力矩的作用下，承受弯、扭交变载荷。

曲轴设计在满足总体设计的前提下，还需满足以下几方面要求：（1）质量尽量轻，并满足弯扭综合疲劳强度；（2）轴系扭振要满足要求；（3）轴承润滑充分。

其中扭转刚度不足，会降低轴系扭振的固有频率，使工作转速范围内出现更强的低次扭振，增大曲轴的扭振附加应力，加大传动机构的噪音和冲击载荷下的磨损。

1案例一：前端惯量过大造成扭振大图1是某对标发动机的曲轴系模型，发动机主要参数：缸径73mm，冲程74.25mm，缸心距81mm，连杆长137.6mm，主轴颈直径45mm，曲柄销直径38mm。

曲轴为四平衡块设计形式，信号盘与1号扇形板（web1）用螺钉联接。

前端为非减振的普通皮带轮，后端为单质量飞轮。

曲轴材料为非调质钢49MnVS3。

图1 曲轴系结构示意图1.1Designer建模及扭振分析Designer建模时，先在PU模块下借用Auto shaft功能对曲轴进行自动识别，Web和Counter Weight的质量、惯量及质心位置等由程序自动完成。

然后切换到Designer模块，手工完成其他参数，如凸台厚度、截面特性、圆角半径等。

扭振分析最重要的参数，包括Crank Train Globals中的尺寸、质量参数，shaft modeler 中的各单元尺寸、质量、惯量以及发动机的缸压，一般均采用外特性下的缸压数据，本发动机的测试缸压如图2所示。

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扭振减振轮自振特性测试系统一、主要功能：曲轴是一种扭转弹性系统，其本身具有一定的自振频率。

在发动机工作过程中，经连杆传给连杆轴颈的作用力的大小和方向都是周期性变化的，所以曲轴各个曲拐的旋转速度也是忽快忽慢呈周期性变化。

安装在曲轴后端的飞轮转动惯量最大，可以认为是匀速旋转，由此造成曲轴各曲拐的转动比飞轮时快时慢，这种现象称之为曲轴的扭转振动。

当振动强烈时甚至会扭断曲轴。

曲轴扭振减振器(减振皮带轮)是通过橡胶将外圈带轮和内圈轮毂有效地柔性连接起来,通过先进的工艺严格控制各皮带轮的固有振动频率,从而有效地削弱曲轴系统的扭转振动的影响。

扭振减振器的功用就是吸收曲轴扭转振动的能量，消减扭转振动，避免发生强烈的共振及其引起的严重恶果。

一般低速发动机不易达到临界转速。

但曲轴刚度小、旋转质量大、缸数多及转速高的发动机，由于自振频率低，强迫振动频率高，容易达到临界转速而发生强烈的共振。

因而加装扭振减振器就很有必要。

本系统专用于扭振减振器的固有频率测量，测量外圈带轮相对于内圈轮毂(固定)的固有频率。

测量方法是将内圈轮毂固定在扭转振动装置上，进行扫频激振，同步测量外圈带轮和内圈轮毂的振动加速度之比。

当相位变化90°(或比值最大)时的频率即为扭振减振器的固有频率。

二、建议组成及报价1、扭振减振轮自振特性测试系统1.1、AZ308S 8通道USB2.0数据采集箱 1台1.2、AZ804 4通道信号调理仪 1台1.3、222A25加速度传感器(含磁力座) 4只1.4、低噪声线5米/根 4根1.5、激振器(5Kg) 1台1.6、功率放大器(100W) 1台1.7、红外测温仪 1台接触式测温仪 1台1.8、专用电热鼓风干燥箱及改造费 1台1.9、扭振轮振动试验台 1台2、安正CRAS振动及动态信号采集分析软件V7.4 1套· 数据采集及处理 AdCras· 信号与系统分析 SsCras· 正弦扫频动力特性 SINSWT· 安正CRAS振动及动态信号采集分析软件安装服务费 1次二、质量保证及服务1、 软件在Windows 环境下免费升级。

2、 硬件(AZ308S、AZ804)免费保修二年。

3、 外购件按照制造厂保修条件。

三、技术指标3.1 主要功能3.1.1 在专用试验台上测量扭转减振器在不同温度(10~100℃)下的固有频率及阻尼系数；3.1.2 采用正弦扫频扭振激励方式，扫频范围10~1000 Hz；3.1.3 试验台配不同夹具可对多种扭振减振轮进行上述试验；3.1.4 测试系统包括工作台、扭振轮试验轴系、电动式激振器、振动加速度传感器、数据采集信号调理仪以及恒温加热装置组成。

3.2 试验工作台(选用机床工作台)可竖放或横放，配不同恒温箱。

长×宽×高：480×340×300mm3.3 扭振激振器及功率放大器5kg激振器100W功率放大器3.4 AZ308S 8通道(USB2.0)数据采集箱8路并行同步采集AD转换精度：16bit电压范围：±5V程控放大：×1，×2，×4，×8，×16最高采样频率：256KHz带正弦扫频功能3.5 AZ804 4通道信号调理仪电荷放大模拟积分电压放大×1，×10，×100，低通滤波：5Hz，10Hz，20Hz，50Hz，0.1KHz，0.5KHz，1KHz，5KHz，10KHz输入方式：电压、电荷、ICP3.6 加速度传感器及低噪声线加速度传感器型号222A25，灵敏度25pC/g，安装谐振频率~30kHz，频响0.5~8kHz，量程±2000g，温度范围-40~+150℃，重量20g，尺寸Φ15×25mm。

低噪声线：5米/根，共4根。

3.7 安正CRAS振动及动态信号采集分析软件V7.43.7.1 AdCras 数据采集及处理· 书签页式属性对话框选择采样频率：0.01Hz～1MHz,与硬件有关。

数据块数：1，2，4，… 512，1024，32768。

(每块1024点)触发参数：触发方式、触发电平、正负触发延迟、触发通道任意。

电压范围(程控放大)：±5000，±2500，±1250，±625，±312mV。

工程单位：数十种，由编辑控制任意拾取。

每个通道任选不同工程单位。

校正因子：(每单位工程单位对应传感器的输出电压mV数)。

通道标注：用户指定的每通道注解(中、英文)。

· 实时示波：允许在线改变Y轴刻度尺。

· 监示采集方式：每采1块(1024个样点)，显示1次波形。

· 实时采集方式：每采1个点，显示1次波形(真示波方式)。

· 大容量采集：采集时间无限，采集块数无限(受PC机内存限制)。

· 连续采集。

全部采集无断点。

· 波形显示：级联方式及整体方式显示多通道波形。

· 概率分析：任意1～16通道概率密度及概率分布函数。

· 李萨如图显示：2、4、8通道等每2通道按李萨如方式显示X、Y轨迹图。

· 通道子窗口显示：可选择任一通道建立单独子窗口显示。

在子窗口内滚动显示全部时间历程波形、时间压缩和扩充、Y刻度尺放大缩小。

· 数据处理：处理通道任择，零均值处理、数据平滑、积分、微分、光标带置零或扩充。

· 数字滤波：低通、高通、带通、带阻滤波。

滤波通道任选。

· 波形数据列表：滚动显示任一通道任一块任一点的振动时间历程数据。

· 统计量列表：滚动显示每一通道的每一块的统计量。

· 数据统计报告：显示各通道的工程单位、信号的数字特征、记录数据总块数和总时间。

· 文件存盘标准存盘：多通道数据存盘在同一数据文件内。

通道分解存盘：多通道采集的数据分解成每一个通道单独存盘。

模态分解存盘：16通道采集分解为双通道存盘，以便调用于模态软件进行模态分析。

选择通道存盘：多通道采集的数据任选一个或几个通道存盘成较少通道的数据文件。

数据抽取存盘：改变采样频率。

通道合成存盘。

文本存盘：以ASCII方式存盘，可用于其他文字处理软件，例如WORDPAD、ACESS等，供用户自行编辑及绘制曲线。

文本读盘：读取按照CRAS文本存盘所保存的一定格式的文本文件，以显示波形。

· 数值小数点位数：缺省格式、自定义格式。

· 生成BMP文件或添加到Word文件或直接接打印机，得到屏幕拷贝。

3.7.2 SsCras 信号与系统分析· 分析类型：定带宽(窄带FFT)、1/3倍频程。

· FFT长度：1024，2048，4096，8192，16384, 32768。

· 频谱类型：功率谱PWR、功率谱密度PSD、能量谱密度ESD、线性谱RMS及倒频谱。

· 零分贝参考值设定。

· 加速度振级显示。

· 分析频率范围：1～100KHz。

· 频率分辨率：采样频率/FFT长度· 细化(ZOOM)倍率 1，2，4，8，16。

· 时间窗计权：Rectangle、Henning、Kais Bessel、Flat Top。

力窗、指数窗等。

· 平均方式：不平均、线性平均、指数平均、峰值保持。

· 平均次数：1，2，4，… 1024或更多。

· 采集方式、工程单位、校正因子、电压范围等各种参数设置方法与ADCRAS相同。

· 实时示波、数据采集、波形显示、波形列表、数字滤波、窗口管理、文件存盘。

· 实时谱分析频率≤100 Hz。

· 频谱显示：1～16ch整体显示或X及Y刻度尺线性或对数可任选某一通道单独子窗口显示。

· 1/3倍频程：计算及显示1/3倍频程声谱、总声级及A计权声级。

· 自动搜索频谱峰值。

· 2ch、4ch波形显示于同一窗口：2ch或4ch采集的波形用不同颜色显示于同一窗口中。

· 数值小数点位数：缺省格式、自定义格式。

· 波谱显示：分通道显示波形及其相应频谱。

· 频谱列表：列表显示频率及其相应的功率谱密度、线性谱、能量谱数据。

· 1～16通道的三维谱阵。

时间间隔：编辑控件任选(单位：秒)。

允许改变高度、角度。

谱阵显示任意线数。

超过64时显示一组64条，用滚动条移动每组的起始位置。

· 数字滤波：低通、高通、带通、带阻。

相关分析 1～16通道自相关函数或任一通道对第1通道的互相关函数。

系统分析1～16任意通道对第1通道的系统分析。

第1通道为输入信号，第2～16通道为输出信号。

·传递函数列表、自功率谱列表、波形数据列表、自相关函数和互相关函数列表。

· 传递函数：实部虚部、幅值相位、机械导纳圆、自功率谱、互功率谱、相干函数、相干输出。

(分别在各子窗口显示)· 频响函数类型：机械导纳、机械阻抗。

· 文件存盘标准存盘:多通道数据存盘在同一数据文件内。

方式1分解存盘：文件自动分解成各个单通道作业存盘。

方式2分解存盘：文件自动分解成双通道作业存盘(主要用于机械模态分析)。

选择存盘：对多通道选择对哪几个通道数据进行存盘。

频谱文本存盘：频谱数据按一定格式保存为文本文件。

频响函数文本存盘：频响函数的实部、虚部数据按一定格式保存为文本文件。

3.7.3 Sinswt 正弦扫频动力特性· 通道数：1，2，4，8，16或更多。

· 频率控制：定频或扫频。

定频控制由起始频率、终止频率及频率间隔3个参数供选择。

起始频率低于5Hz，终止频率允许＞100KHz，最小频率间隔0.1Hz。

总记录数等于(终止频率-起始频率)/频率间隔。

扫频控制由起始频率、终止频率、频率间隔及扫频时间4个参数供选择。

扫频时间与总记录个数及起始频率有关。

起始频率低，总记录个数多，需要的总扫描时间也应长一些。

它也与计算机速度有关。

· 共振曲线及列表在扫频过程中获得每1通道的振动信号的幅值随频率而变的曲线。

在2通道采集时，1、2通道的共振曲线绘在同1幅图上。

列表任意频率及通道的振动值。

· 传递函数及列表在扫频过程中第2～16通道相对第1通道的传递函数的幅值及相位曲线。

列表任意频率的幅值及相位。

技术讨论ＱＱ群：188468329。