第8章行走式机械动力学-2012.12.31讲述.ppt

第8章 行走式机械动力学 行走式机械的动载荷 行走式机械的非稳定工作过程 后轮驱动卡车 一般传动系统由发动机、离合器、液力变矩器、变速器、传动轴、主传动、轮边减速器及轮胎（或履带驱动轮）等主要部件组成。 四轮驱动越野车传动系统简图 分支系统传递矩阵法——求系统的固有特性 将一个实际传动系统简化为弯曲振动的动力学模型，可归结为各类边界约束梁的振动模型的组合，即把传动系统各部件按质心不变的原则分别离散成若干个集中质量，各集中质量之间以无质量的弹性梁相联接。梁的物理参数由梁段的长度、截面特性及弹性模量确定。（P148，图8-7） 无铰点系统 无铰点系统 无铰点系统 有铰点系统 有铰点系统 行走式机械:指在地面行走的自行式和拖式机械，例如各种汽车、拖拉机、工程机械以及军用车辆。 工程机械的种类很多，包括轮胎式和履带式的装载机、推土机、挖掘机、汽车起重机、铲运机等。 8.1概 述 （1）传动系受到周期性激励的作用，将产生扭转振动和弯曲振动，而且可能出现共振现象。 （2）受到冲击载荷激励，将产生受迫振动。例如起步、换挡和制动时产生传动系的扭转振动和工作装置钢结构的振动。 （3）轮胎和悬架等弹性支承的机架，产生单质体的二自由度振动。 （4）路面不平引起的随机激励，使机械行驶系产生随机振动。 （5）液压系统在冲击载荷作用下，影响整机动态特性。 行走式机械振动的基本形式 动载荷大小通常用动力系数表示，是指最大载荷（静、动载荷）与静载荷的比值，或最大应力与静应力的比值，即 为动载荷 为惯性载荷 为振动载荷 为静载荷 1、启动——一般分为有载启动和空载启动 （2）空载启动：机构在无外阻力情况下启动，然后再加载 （1）有载启动：启动前已作用有外阻力 例如：挖掘机、装载机的铲斗和拖拉机的犁在阻塞情况下启动 二个阶段：①空载加速；②突然或平稳地加载于工作装置 平稳加载：动应力可减小 突然加载：与有载启动的情况相似 特点：启动时机构不存在间隙，工作装置无空行程。工作物质量（或转动惯量）和原动机启动转矩愈大，启动时传动机构的动载也愈大。当外阻力矩大于启动转矩时，不能实现启动 2、制动 式中 发动机 离合器 变速器 万向节 驱动桥 主减速器 差速器 传动轴 半轴 8.2传动系统的扭转振动 一、汽车传动系统 发动机各缸的等效转动惯量 发动机各缸上周期性激励转矩 飞轮等效转动惯量 离合器主动盘和从动盘的等效转动惯量 变速器主、从动轮的等效转动惯量 传动轴等效转动惯量 主传动、车轮和车体等效转动惯量 行驶阻力矩 发动机各缸上阻尼 离合器主动盘和从动盘之间有内阻尼 变速器主、从动轮外阻尼 如图为汽车传动系统简图（不含液力变矩器） 运动微分方程为 根据第2、3章介绍的内容，可以求出系统的固有特性和系统的响应 （8-14） [M]、[K]和[C]均为对称阵 二、越野汽车传动系统 分支系统（三个单元） 分支系统与单支系统不同，在分支点处的质量上，作用的弹性力矩不是二个，而是三个。 图中，除分支圆盘 以外，所有圆盘的运动微分方程式与单支系统相同 的运动微分方程为 （8-15） 系统的刚度矩阵为非对称阵： 分支转速为 主支转速的 倍 B分支状态向量关系为 分支系统（只有1个单元） 这里忽略了A、B齿轮转动惯量，只有一个轴——盘单元 （8-16） 忽略两者连接处的齿轮转动惯量 对于前面的分支系统 ，有四个轴——盘单元 则分支系统的传递矩阵为 式（8-16）求逆，得 （8-17） 由边界条件 ，得 注意： 则 （8-18） （8-19） 下面分析主支系统A在连接点1处左右状态向量之间的关系 或 （8-20） （8-21） 将式（8-19）（8-20）代入式（8-21），得 （8-22） 将式（8-20）（8-22）写成矩阵，得 （8-23） （8-23） 讨论 点传递矩阵，请比较式（2-75） （1）该点传递矩阵反应了整个分支对主支（一个圆盘）得影响，主支其余的单元仍用第二章的方法求出单元的传递矩阵 （2）注意：为了简化，推导中忽略了A、B齿轮转动惯量，也就是忽略了两个点矩阵。如果不能忽略，同学们可以自己推导！ 三、扭振的动载荷 稳定工况的共振验算 非稳定工况的动载荷 稳定工况的共振验算 发动机的激励 万向节的激励 齿轮传动所产生的激励 行驶阻尼矩的激励 非稳定工况的动载荷 动力装置启动转矩和制动转矩 离合器和制动器结合的启动和制动转矩 铲土运输机械和拖拉机的作业阻力 发动机的激励 发动机曲轴连杆机构往复惯性力和燃气压力所产生的干扰转矩是由许多简谐成分组成的周期函数，其周期决定于发动机的曲轴转速、冲程数和气缸数。 一个气缸产生的气体压力激振转矩为 式中 Tm——一个气缸产生的气体压力所产生的平