[发明专利]含非圆曲轴带轮的发动机正时传动系统减振优化设计方法

说明书

本发明公开了一种含非圆曲轴带轮的发动机正时传动系统减振优化设计方法，正时传动系统包括正时皮带、曲轴带轮和若干个附件带轮，曲轴带轮通过正时皮带驱动各附件带轮转动，曲轴带轮为椭圆齿轮，方法包括以下步骤：步骤一、根据正时传动系统的初始结构建立其初始动力学模型；步骤二、定义设计变量和建立优化目标函数；步骤三、采用优化算法对正时传动系统进行优化，得到优化结果；步骤四、对优化结果进行验证。本发明能够减小正时传动系统的扭转振动，提升了正时皮带的使用寿命，并无需增加额外的减震装置，节约了减震装置的安装空间。

技术领域

本发明属于汽车发动机正时传动系统领域，具体涉及一种含非圆曲轴带轮的发动机正时传动系统的振动控制优化设计方法。

背景技术

正时传动系统是汽车发动机配气机构必不可少的组成部分，起着准确地实现定时开启和关闭相应的进、排气阀门的作用。由于正时皮带具有噪声小、传动精度高、可维护性好、不需要润滑及质量轻等优点，被广泛应用于发动机正时传动系统。

正时传动系统的动力学性能很大程度上会影响各驱动附件的工作性能。汽车发动机曲轴转速周期性波动以及凸轮轴负载力矩周期性波动会引起正时皮带振动。正时传动系统常见的振动类型有正时皮带的横向和轴向振动，以及各附件带轮的扭转振动，正时皮带的轴向振动以及皮带张力周期性波动等参数激励会引起皮带横向振动不稳定现象。这些振动一方面会产生噪声，另外一方面会造成皮带张力波动进而大大降低皮带的使用寿命。

现有的正时传动系统中均安装有自动张紧器，一方面为正时皮带提供初始的张紧力，提高皮带初始张紧力可以避免共振，减小系统的振动，另外一方面张紧器内部有阻尼机构，可以吸收部分系统阻尼，进而减小振动，但增加皮带初始张紧力会大大缩短皮带的使用寿命。除此之外，还可以通过安装凸轮轴减振器的方式来减小系统振动，但凸轮轴减振器对安装空间有较高要求，且会增加较多成本。

发明内容

针对上述技术问题，本发明旨在提供一种能够减小正时传动系统的振动，同时延长正时皮带的使用寿命的汽车发动机正时传动系统优化设计方法。

为此，本发明所采用的技术方案为：一种含非圆曲轴带轮的发动机正时传动系统减振优化设计方法，所述正时传动系统包括正时皮带、曲轴带轮、自动张紧器和若干附件带轮，所述自动张紧器包括张紧轮、内嵌扭簧和张紧器摆臂，所述曲轴带轮通过正时皮带驱动各附件带轮转动，所述自动张紧器通过张紧轮维持正时皮带的张紧力，所述曲轴带轮为椭圆齿轮，所述方法包括以下步骤：

步骤一、根据所述正时传动系统的初始结构建立其初始动力学模型；

所述正时传动系统包括n个带轮，n个带轮包括1个曲轴带轮、1个张紧轮和n-2个附件带轮，对所有带轮依次编号，其中所述曲轴带轮编号为1，所述张紧轮为第i个带轮，所述张紧轮位于任意两个带轮之间，因此i为2,3,…,n中的任意值，n个带轮将正时皮带划分为n个带段，通过牛顿第三定律推导所述正时传动系统扭转振动动力学方程：