[發明專利]一種車用增程器軸系扭轉振動的分析方法

在審

• 申請號: 202010416172.2
• 申請日: 2020-05-17
• 公開（公告）號: CN111709164A
• 公開（公告）日: 2020-09-25
• 發明（設計）人: 呂夢楊;吳振闊;韓志玉
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F30/17
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 孫永申

1.一種車用增程器軸系扭轉振動的分析方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

步驟1：針對車用增程器搭建增程器軸系扭轉振動模型；

步驟2：確定增程器軸系扭轉振動模型各節點結構參數；

步驟3：根據機械振動理論求解自由振動方程，得到振動模型的軸系各階固有頻率；

步驟4：統計增程器工況并計算對應的激勵頻率，判斷激勵頻率與固有頻率是否干涉；

步驟5：若判斷結果為不存在干涉，則判斷得出車用增程器軸系安全，若判斷結果為存在干涉，則需進一步進行強迫振動分析，獲取振動模型的共振節點最大振幅以及最大相對扭轉角；

步驟6：基于最大相對扭轉角獲取振動模型的各節點對應結構的最大應力以與材料許用應力比較，若比較結果滿足設定安全系數，則判斷得出車用增程器軸系安全，若不滿足則需返回步驟2修改各節點結構參數。

2.根據權利要求1所述的一種車用增程器軸系扭轉振動的分析方法，其特征在于，所述的步驟1具體包括：將車用增程器軸系各部件分為多個部分，簡化成由一系列節點構成的增程器軸系扭轉振動模型，各節點具有對應部分的轉動慣量，各節點間通過剛度與阻尼連接。

3.根據權利要求1所述的一種車用增程器軸系扭轉振動的分析方法，其特征在于，所述的步驟2中的結構參數包括通過理論計算及有限元分析得到的各節點的轉動慣量、剛度以及阻尼。

4.根據權利要求3所述的一種車用增程器軸系扭轉振動的分析方法，其特征在于，所述的各節點的轉動慣量，其對應的計算公式為：

J＝∑(∫r²·dm)l

式中，J為轉動慣量，r為質點至回轉軸線距離，dm為質點質量，l為各軸段長度。

5.根據權利要求3所述的一種車用增程器軸系扭轉振動的分析方法，其特征在于，所述的各節點的剛度，其對應的計算公式為：

k＝T/α

式中，k為等效扭轉剛度，T為有限元軟件計算加載的力矩，α為有限元軟件計算出的結構兩端扭轉角。

6.根據權利要求3所述的一種車用增程器軸系扭轉振動的分析方法，其特征在于，所述的各節點的阻尼，其對應的計算公式為：

c＝ξJω

式中，c為阻尼，ξ為阻尼系數，ω為軸系轉速。

7.根據權利要求1所述的一種車用增程器軸系扭轉振動的分析方法，其特征在于，所述的步驟4中的增程器工況包括怠速工況、穩態運轉工況和過渡工況。

8.根據權利要求1所述的一種車用增程器軸系扭轉振動的分析方法，其特征在于，所述的步驟5包括以下分步驟：

步驟501：若判斷結果為不存在干涉，則判斷得出車用增程器軸系安全；

步驟502：若判斷結果為存在干涉，則需進一步進行強迫振動分析，在機械振動分析軟件中搭建步驟1中所述的增程器軸系扭轉振動模型，輸入步驟2中確定的各節點結構參數，軸系轉速為激勵頻率與固有頻率相干涉時對應的轉速，此外針對該振動模型添加激勵模塊，將該增程器最大負荷下的發動機缸壓曲線輸入至軟件中得到軸系各節點受迫振動角位移響應圖；

步驟503：基于軸系各節點受迫振動角位移響應圖，對其中各相鄰節點的角位移響應做差，并選取最大振幅進而得到各節點最大相對扭轉角。

9.根據權利要求8所述的一種車用增程器軸系扭轉振動的分析方法，其特征在于，所述的步驟502中的機械振動分析軟件為AME Sim軟件。

10.根據權利要求1所述的一種車用增程器軸系扭轉振動的分析方法，其特征在于，所述的步驟6包括以下分步驟：

步驟601：在有限元分析軟件中，對步驟1中的增程器軸系扭轉振動模型各節點間所代表的結構施加扭矩，使得結構兩端的扭轉角達到步驟5中得到的最大相對扭轉角以通過軟件計算得到對應結構的最大應力；

步驟602：將材料最大許用最大應力與此時對應結構的最大應力的比值作為安全系數與設定值作比較；

步驟603：若安全系數大于等于設定值，則判斷得出車用增程器軸系安全，若不滿足則需返回步驟2修改各節點結構參數。