[发明专利]一种包含多个摆锤的离心摆减振器的关键参数设计方法

说明书

本发明提供了一种针对包含多个摆锤的CPVA的关键参数设计方法，通过建立多个摆锤与转子作用下的振动方程，再经过转换变量、无量纲化与解耦，利用谐波平衡法计算系统的稳定区间，在稳定区间内选择等时外摆线的调谐阶次，提升了离心摆系统的稳定性，确保了减振效果。

技术领域

本发明属于汽车振动噪声控制技术领域，涉及一种离心摆减振器(CPVA)的关键参数设计方法，具体涉及一种针对包含多个摆锤的离心摆减振器的关键参数设计方法。

背景技术

离心摆减振器CPVA广泛应用于汽车传动系统，可以搭载手动变速器(MT)、双离合变速器(DCT)与自动变速器(AT)，通常应用于离合器从动盘、双质量飞轮的第二级飞轮与发动机飞轮上，对扭振有较好的控制效果。

CPVA的减振效果主要取决于摆锤质心的运动轨迹，而摆锤质心的运动轨迹由型线类型与轨迹阶次决定。型线类型主要分圆弧线、摆线与外摆线，当摆锤质心以圆弧线运动时，摆锤呈软弹簧振子特征；当摆锤质心以摆线运动时，摆锤呈硬弹簧振子特征；存在一种特殊的外摆线使摆锤呈近似线性运动，称为等时外摆线。等时外摆线是一种理想的型线，理论上在所有的型线中具有最好的减振效果。CPVA实际的调谐阶次主要由摆锤的轨迹阶次决定，当调谐阶次等于激励阶次时，在稳定状态下CPVA有最好的减振效果。

对于仅包含单个摆锤的CPVA，选用等时外摆线且将调谐阶次设置为激励阶次即可获得理想的减振效果。在实际的工程应用中，一个CPVA通常包含N个质量相等且位置均匀分布的摆锤，如N＝3，两个相邻摆锤间呈120°夹角布置，或N＝4，两个相邻摆锤间呈90°夹角布置。由于摆锤通过滚子与转子连接，将一个大摆锤平分成若干个均匀分布的小摆锤，一方面可以降低连接位置的应力，另一方面可以确保系统的动平衡。

包含N个摆锤的CPVA与仅包含单个摆锤的CPVA在关键参数设计上略有不同，若直接沿用单个摆锤CPVA的设计方法，N个摆锤之间可能会出现非一致运动分岔现象，此时各摆锤的振幅与相位角将出现不一致的紊乱状况，导致CPVA的减振性能降低。因此，有必要开发一种针对包含多个摆锤CPVA的关键参数设计方法。

发明内容

为了克服多个摆锤在同调状态(离心摆减振器CPVA的调谐阶次等于激励阶次)且以等时外摆线路径运动时稳定性不足的问题，本发明提供一种针对包含多个摆锤CPVA的关键参数设计方法，使各摆锤始终处于稳定状态，确保其减振性能。

本发明要解决的技术问题是：

本发明为解决上述技术问题所采取的技术方案为：

本发明提供了一种针对包含多个摆锤的CPVA的关键参数设计方法，包括：

步骤S1，建立转子与N个摆锤连接后的多自由度系统的振动方程；

步骤S2，将时间变量转换为角度变量，对步骤S1中建立的多自由度系统的振动方程进行转换；

步骤S3，将角度变量无量纲化，对步骤S2中转换后得到的方程进行无量纲化；

步骤S4，对N个摆锤与转子组成的多自由度系统解耦，得到略去ε的高阶项后得到转子的无量纲角加速度表达式以及每个摆锤的无量纲振动方程；

步骤S5，基于步骤S4得到的略去ε的高阶项后得到转子的无量纲角加速度表达式以及每个摆锤的无量纲振动方程，利用谐波平衡法求解得到第i个摆锤的无量纲响应，找出稳定区间；

步骤S6，在稳定区间内，选择型线，并确定调谐阶次。

优选地，步骤S1包括：

设转子的转角为θ、第i(i＝1,2,…N)个摆锤的弧向运动位移为S_i，在忽略滚子效应时多自由度系统的振动方程如下：