压入型橡胶扭转减振器性能计算与优化研究

发布时间：2017-07-08 04:06

  本文关键词：压入型橡胶扭转减振器性能计算与优化研究

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【摘要】：由于压入型橡胶扭转减振器具有结构简单、制造成本较低等众多优点,其被广泛地安装在发动机曲轴前端,起到减小曲轴轴系扭转振动的作用。本文以公司生产现场出现的问题为背景,对橡胶扭转减振器的各个性能加以研究,主要包括共振频率性能和装配性能。本文分析了改善轴系扭转振动的措施,并重点阐述了扭转减振器的减振原理和设计步骤;利用AVL EXCITE-designer建立了曲轴轴系的扭转振动模型,以某直列三缸发动机为例,将扭转减振器EXCITE-designer匹配计算值和PAK匹配测试值作对比,验证了EXCITE-designer软件匹配橡胶扭转减振器方法的有效性。压入型橡胶扭转减振器的共振频率性能与惯量环的转动惯量、橡胶圈的橡胶材料硬度和压缩比等参数密切相关。本文借助橡胶试柱单轴压缩试验和橡胶试片平面拉伸试验,测试得到橡胶在准静态下力与位移的超弹性特性,对数据进行整理拟合,建立了表征橡胶超弹性特性的Mooney-Rivlin本构模型;设计橡胶试片静动态剪切试验专用夹具,测试得到不同硬度橡胶试片在不同压缩比下的静动态剪切特性,对数据进行整理拟合,建立了表征橡胶试片静动态剪切特性的粘弹性Prony级数本构模型。基于超弹性-粘弹性本构模型计算了一款橡胶扭转减振器的共振频率,并与测试值作对比,结果该模型适用于计算压入型橡胶扭转减振器的共振频率。压入型橡胶扭转减振器的装配性能评价指标有三个,分别是减振器组装完成后的齿面轴向跳动、压出力和滑移力矩。利用ABAQUS计算了一款扭转减振器的压出力和滑移力矩并与测试值作对比,分析结果表明了所建立模型的正确性;齿面轴向跳动、压出力和滑移力矩这三个评价指标的数值大小主要与惯量环和轮毂的轮廓设计,即鼓形设计相关,而影响鼓形设计主要有三个参数:直线段占比、最小间隙和橡胶圈压缩比,利用极差方法分析各个鼓形参数对装配性能影响主次关系;提出了减振器鼓形的两种设计方案:三角形和样条曲线鼓形,从装配性能角度出发,样条曲线鼓形较优;采用BP神经网络遗传算法对压入型橡胶扭转减振器鼓形参数进行网络训练拟合并完成装配性能的全局极值寻优。将优化后的鼓形参数训练拟合的预测值和生产现场加工测试后的实测值作对比,结果表明:BP神经网络遗传算法可用于压入型橡胶扭转减振器鼓形参数优化。
【关键词】：压入型橡胶扭转减振器 曲轴扭转振动 共振频率 装配性能 有限元
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB535.1
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 绪论11-20
• 1.1 研究背景11-12
• 1.2 国内外研究现状12-19
• 1.2.1 扭转减振器匹配研究现状13-14
• 1.2.2 橡胶超弹性本构模型研究现状14-17
• 1.2.3 橡胶粘弹性本构模型研究现状17-19
• 1.3 论文的主要内容19-20
• 第二章 曲轴系统扭转振动建模及扭转减振器匹配20-38
• 2.1 引言20
• 2.2 消振和减振的措施分析20-21
• 2.3 橡胶扭转减振器的匹配分析21-26
• 2.3.1 橡胶扭转减振器作用原理21-25
• 2.3.2 橡胶扭转减振器的设计步骤25-26
• 2.4 AVL EXCITE-designer曲轴扭转振动计算26-34
• 2.4.1 EXCITE-designer模型的建立26-28
• 2.4.2 模型参数的确定28-31
• 2.4.3 轴系扭转振动的计算分析31-33
• 2.4.4 橡胶扭转减振器匹配计算分析33-34
• 2.5 橡胶扭转减振器匹配测试34-37
• 2.5.1 测试内容35
• 2.5.2 测试方法35-36
• 2.5.3 测试结果分析36-37
• 2.6 本章小结37-38
• 第三章 橡胶扭转减振器共振频率计算38-50
• 3.1 引言38
• 3.2 橡胶扭转减振器本构模型38-46
• 3.2.1 橡胶扭转减振器超弹性本构模型39-41
• 3.2.2 橡胶扭转减振器粘弹性本构模型41-46
• 3.3 基于超弹性-粘弹性本构模型计算减振器共振频率46-48
• 3.3.1 超弹性-粘弹性本构模型的建立46-47
• 3.3.2 材料本构模型的建立47
• 3.3.3 橡胶扭转减振器动态特性计算47-48
• 3.4 橡胶扭转减振器共振频率测试48
• 3.5 共振频率的计算值与测试值对比48-49
• 3.6 本章小结49-50
• 第四章 橡胶扭转减振器装配性能测试与计算方法50-57
• 4.1 引言50
• 4.2 装配性能的测试方法50-53
• 4.2.1 齿面轴向跳动和压入力50-51
• 4.2.2 压出力51-52
• 4.2.3 滑移力矩52-53
• 4.3 装配性能的计算方法53-54
• 4.4 装配性能测试与计算结果分析54-55
• 4.5 本章总结55-57
• 第五章 橡胶扭转减振器装配性能优化57-65
• 5.1 引言57
• 5.2 鼓形设计方案57-58
• 5.3 鼓形性能指标影响因素分析58-60
• 5.4 橡胶扭转减振器装配性能优化60-63
• 5.4.1 神经网络训练拟合61-62
• 5.4.2 遗传算法极值寻优62-63
• 5.5 橡胶扭振减振器计算优化与测试对比63-64
• 5.6 本章小结64-65
• 全文总结与展望65-67
• 全文总结65-66
• 研究工作展望66-67
• 参考文献67-71
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果71-72
• 致谢72-73
• 附件73

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本文编号：532939