[发明专利]一种变刚度非对称阻尼张紧器轮系动态特性的计算方法

说明书

本发明公开了一种变刚度非对称阻尼张紧器轮系动态特性的计算方法，包括：建立四轮发动机前端附件驱动系统模型；得到在不同张紧器摆动角度和摆动速度下的相应的等效阻尼系数：建立张紧器的运动方程；建立基于旋转运动方程的前端轮系从动轮运动方程；建立在不同受力情况下皮带张力的计算方程；建立主动轮的驱动激励，得到前端轮系动态响应计算系统模型；对前端轮系动态响应计算系统模型进行求解，得到轮系的动态响应结果。本发明可以在等效阻尼系数中体现出张紧器变刚度特性、在数学模型中体现出张紧器的非对称特性。在轮系动态响应求解中引入随张紧器摆动角度变化的等效阻尼系数函数，填补了在变刚度非对称阻尼张紧器轮系计算方面的研究。

技术领域

本发明涉及发动机前端附件传动系统动态响应领域，尤其涉及一种变刚度非对称阻尼张 紧器轮系动态特性的计算方法。

背景技术

发动机前端附件驱动系统(EFEADS)主要由驱动轮、水泵皮带轮，空调压缩机皮带轮和 多个惰轮等组成。随着电气设备的增加和发动机效率的提高，EFEADS的布局变得越来越复杂， NVH要求也越来越严格。因此，自动张紧器广泛用于EFEADS中，以保持多楔带张力恒定，其 中对称阻尼张紧器在相同位置加载和卸载期方向具有相同的阻尼扭矩；而非对称阻尼张紧器 为在同一位置加载方向的阻尼扭矩大于卸载方向的阻尼扭矩；变刚度张紧器特性是随着张紧 器摆角的增大，张紧器的弹簧刚度增大。所以变刚度非对称阻尼张紧器不仅能够快速响应抑 制皮带的抖动，而且能够在张紧器摆动幅度大时，提供更大的作用扭矩，从而使前端附件轮 系达到更好的动态响应，张紧器发挥更好的减振降噪作用。

目前广泛使用的张紧器为对称阻尼张紧器，关于对称阻尼张紧器的数学模型和相关的研 究分析较多，而变刚度非对称阻尼张紧器在前端轮系中发挥作用效果更佳，为张紧器未来发 展的方向，但对变刚度非对称阻尼张紧器的研究较少。所以建立变刚度非对称阻尼张紧器的 数学模型，用以计算变刚度非对称阻尼张紧器对轮系动态响应的影响，有利于对张紧器的变 刚度和非对称特性进行设计计算，对提高发动机前端轮系传动效率和NVH性能具有重要的意 义。

谢有路,刘彤等在论文《基于Simdrive的发动机前端轮系分析及优化》中提到通过simdrive商业软件对发动机前端轮系进行分析和优化，但是该商业软件只能针对对称阻尼张 紧器某些特定的非对称阻尼张紧器进行仿真分析。缺少了对变刚度非对称阻尼张紧器的分析 优化能力，则在本发明中提出对变刚度非对称阻尼张紧器的建模技术方法，并应用前端轮系 模型中，弥补了这一方面的空白。

发明内容

本发明建立了变刚度非对称阻尼张紧器的数学模型，用不同的阻尼系数来表示张紧器的 变刚度和非对称特性，从而代入运动方程中进行计算求解得到轮系的动态响应结果。

本发明目的至少通过如下技术方案之一实现。

一种变刚度非对称阻尼张紧器轮系动态特性的计算方法，包括以下步骤：

建立四轮发动机前端附件驱动系统模型，并获取模型中各轮的参数值；

通过变刚度非对称阻尼张紧器迟滞曲线数学模型得到在不同张紧器摆动角度和摆动速度 下的相应的等效阻尼系数C_t0：

结合等效阻尼系数C_t0建立张紧器的运动方程；

确定从动轮的转动惯量I_i、阻尼系数参数C_i和从动轮的负载扭矩Mi，建立基于旋转运 动方程的前端轮系从动轮运动方程；

建立在不同受力情况下皮带张力的计算方程；

建立主动轮的驱动激励，至此完成前端轮系动态响应计算系统模型的设计；

对前端轮系动态响应计算系统模型进行求解，得到轮系的动态响应结果。