[发明专利]一种张紧器迟滞特性的分析方法

说明书

本发明公开了一种张紧器迟滞特性的分析方法，包括以下步骤：(1)建立张紧器的三维数模，确定阻尼件、弹簧和基座内壁的尺寸参数；(2)分析张紧器的主要摩擦副组成，简化摩擦副模型，通过静力学分析确定各个摩擦副摩擦力矩的产生机理，推导准静态激励下张紧器迟滞特性；(3)根据准静态激励下张紧器的迟滞特性，确定张紧器的静刚度和阻尼等参数，分析动态激励下张紧器迟滞特性。本发明根据张紧器零部件的设计参数，可快速地分析张紧器的迟滞特性，预测张紧器的输出力矩性能和阻尼特性，有效减少试验次数，为发动机前端附件驱动系统的轮系优化设计提供指导，并反馈张紧器迟滞特性的不足，然后促进张紧器的前期开发工作。

技术领域

本发明涉及汽车零部件优化设计领域，特别涉及一种张紧器迟滞特性的分析方法。

背景技术

自动张紧器是发动机前端附件驱动系统的关键零部件之一。张紧器内部摩擦副之间的粘滑运动，引起张紧器的工作性能具有非线性的迟滞特征，从而保证了附件系统皮带带段张力的稳定，迅速及时地补偿了皮带带段的伸缩变化量。因此，设计良好的张紧器迟滞特性是提高附件系统NVH(noise、vibration and harshness)的重要方法之一。

在实际的工程应用中，常通过性能扭矩测试获得张紧器的迟滞特性，然后确定张紧器的阻尼，这种方法工作量大，测试周期长，测试成本高。因此，通过理论计算的方法得到张紧器的迟滞特性具有重要意义，既能为张紧器的开发前期提供指导，又能获得张紧器的关键性能参数，为附件系统的轮系计算提供输入参数，从而优化轮系的设计。

要通过理论计算的方式得到张紧器的迟滞特性，首先必须确定张紧器摩擦副的组成，分析内部相互受力情况。汽车工程期刊2013年(第35卷)第9期刊登了文献《一种自动张紧装置阻尼系数影响因素的研究》，这篇论文虽然阐述了张紧器的摩擦副组成并进行了受力分析，但该模型仅适用于静态激励分析。振动与冲击期刊2014年(第33卷)第18期刊登了文献《附件驱动系统中自动张紧器的动态特性实测与建模分析》，这篇论文基于张紧器的预载扭矩、弹簧刚度、阻尼系数和张紧臂转动惯量四个参数，建立了表征张紧器扭矩－角位移关系的迟滞回线模型，然后采用最小二乘方法识别出张紧器迟滞回线模型的模型参数，但模型中很多参数在很大程度上依赖于实验数据，不能有效地在张紧器的设计前期提供清晰明确的工程指导，并且识别的参数物理意义不明确。

发明内容

本发明考虑了张紧器内部零件之间的相互运动关系，建立张紧器迟滞特性在动静态激励下分析方法。首先分析了张紧器摩擦副的组成，确定了摩擦副摩擦力矩的产生机理，建立张紧器在准静态激励下的迟滞特性获取方法，然后识别张紧器的静刚度和阻尼等参数，根据Duhem模型，建立张紧器在动态激励下的迟滞特性分析方法。

本发明至少通过如下技术方案之一实现。

一种张紧器迟滞特性的分析方法，包括以下步骤：

(1)在自动张紧器的开发前期，建立张紧器的三维数模，确定阻尼件、弹簧和基座内壁的尺寸参数；

(2)分析张紧器的主要摩擦副组成，简化摩擦副模型，通过静力学分析确定各个摩擦副摩擦力矩的产生机理，推导准静态激励下张紧器迟滞特性；

(3)根据准静态激励下张紧器的迟滞特性，确定张紧器的静刚度和阻尼等参数，分析动态激励下张紧器迟滞特性。

进一步地，张紧器的迟滞特性指张紧器工作力矩和弹簧角位移的关系是一闭环状的曲线；所述的自动张紧器具有双阻尼件、螺旋弹簧、基座、衬套、芯轴和张紧臂等零部件。

进一步地，所述步骤(2)具体为：张紧器有三对主摩擦副，分别是阻尼件和基座内壁构成第一摩擦副、衬套的法兰面和芯轴的法兰面构成第二摩擦副、衬套的内圆面和芯轴的外圆面构成第三摩擦副；张紧器在准静态激励的作用下，张紧器工作力矩等于摩擦副摩擦总力矩与弹簧力矩之和：