【正文】 68 表 三級(jí)并聯(lián)型優(yōu)化前后參數(shù) m1 ω 1 ζ 1 m2 ω 2 ζ 2 m3 ω 3 ζ 3優(yōu)化前 18 130 6 90 6 90 優(yōu)化后 113 91 77 由圖中減振器傳遞率曲線可以看出，對(duì)主振系為單自由度的約束系統(tǒng)，安裝三級(jí)曲軸扭轉(zhuǎn)減振器后，主振系的振動(dòng)具有 4 個(gè)峰值（有些峰值不太明顯，可以更換各級(jí)減振器的參數(shù)獲得明顯的效果） ，對(duì)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化后，傳遞率的峰值明顯平緩了很多，達(dá)到了預(yù)期的減振效果。表 三級(jí)扭轉(zhuǎn)減振器優(yōu)化前后的傳遞率關(guān)系 串聯(lián) 并聯(lián) 混聯(lián) A 混聯(lián) B優(yōu)化前最高值 16 14優(yōu)化后最高值 6 7 6 0優(yōu)化后與優(yōu)化前比值 % % % 0通過(guò)對(duì)以上四種形式的三級(jí)扭轉(zhuǎn)減振器進(jìn)行對(duì)比分析，根據(jù)表 計(jì)算統(tǒng)計(jì)顯示的結(jié)果，得出以下結(jié)論：(1) 扭轉(zhuǎn)減振器參數(shù)優(yōu)化前，三級(jí)并聯(lián)型和三級(jí)混聯(lián) B 型減振器傳遞的最高峰值相對(duì)較小，也就是說(shuō)扭轉(zhuǎn)減振器優(yōu)化前，并聯(lián)型和混聯(lián) B 型減振器的減振效果較好；(2) 扭轉(zhuǎn)減振器參數(shù)優(yōu)化后，三級(jí)串聯(lián)、三級(jí)并聯(lián)和三級(jí)混聯(lián) A 型扭轉(zhuǎn)減振器傳遞率的最高峰值基本相等，三種類型的減振器減振效果相似；(3) 扭轉(zhuǎn)減振器參數(shù)優(yōu)化后，三級(jí)混聯(lián) B 型扭轉(zhuǎn)減振器的傳遞率為零甚至更低，傳遞率曲線不僅平緩而且在頻率比在 以上還呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，就是說(shuō)輸出振幅會(huì)低于激振振幅，這就達(dá)到了優(yōu)化的預(yù)期效果，所以說(shuō)三級(jí)混聯(lián) B 型曲軸扭轉(zhuǎn)減振器的減振效果要明顯好于三級(jí)串聯(lián)、并聯(lián)和混聯(lián) A 型扭轉(zhuǎn)減振器，應(yīng)該重點(diǎn)關(guān)注，可以更加深入的對(duì)其進(jìn)行研究。5 三級(jí)混聯(lián)扭轉(zhuǎn)減振器的建模CATIA 是法國(guó)達(dá)索公司的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)旗艦解決方案。作為 PLM 協(xié)同解決方案的一個(gè)重要組成部分，它可以幫助制造廠商設(shè)計(jì)他們未來(lái)的產(chǎn)品，并支持從項(xiàng)目前階段、具體的設(shè)計(jì)、分析、模擬、組裝到維護(hù)在內(nèi)的全部工業(yè)設(shè)計(jì)流程。CATIA 是汽車工業(yè)的事實(shí)標(biāo)準(zhǔn)，是歐洲、北美和亞洲頂尖汽車制造商所用的核心系統(tǒng)。CATIA 在造型風(fēng)格、車身及引擎設(shè)計(jì)等方面具有獨(dú)特的長(zhǎng)處，為各種車輛的設(shè)計(jì)和制造提供了端對(duì)端的解決方案。CATIA 的可伸縮性和并行工程能力可顯著縮短產(chǎn)品上市時(shí)間。CATIA 具有眾多的功能，以下介紹其中的幾項(xiàng)的功能：(1) 裝配設(shè)計(jì) (ASS)CATIA 裝配設(shè)計(jì)可以使設(shè)計(jì)師建立并管理基于 3D 零件機(jī)械裝配件。裝配件可以由多個(gè)主動(dòng)或被動(dòng)模型中的零件組成。零件間的接觸自動(dòng)地對(duì)連接進(jìn)行定義，方便了CATIA 運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)產(chǎn)品進(jìn)行早期分析。基于先前定義零件的輔助零件定義和依據(jù)其之間接觸進(jìn)行自動(dòng)放置，可加快裝配件的設(shè)計(jì)進(jìn)度，后續(xù)應(yīng)用可利用此模型進(jìn)行進(jìn)一步的設(shè)計(jì)、分析、制造等。(2) Drafting(DRA)CATIA 制圖產(chǎn)品是 2D 線框和標(biāo)注產(chǎn)品的一個(gè)擴(kuò)展。制圖產(chǎn)品使用戶可以方便地建立工程圖樣，并為文本尺寸，標(biāo)注，客戶化標(biāo)準(zhǔn)，2D 參數(shù)化和 2D 瀏覽功能提供一整套工具。(3) DrawSpace(2D/3D) Integration(DRS)CATIA 繪圖空間(2D/3D)集成產(chǎn)品將 2D 和 3D CATIA 環(huán)境集成在一起。該產(chǎn)品使設(shè)計(jì)師和繪圖員在建立 2D 圖樣時(shí)從 3D 幾何中生成投影圖和平面剖切圖。通過(guò)用戶控制模型間 2D 到 3D 相關(guān)性，系統(tǒng)可以自動(dòng)地由 3D 數(shù)據(jù)生成圖樣和剖切面。 三級(jí)混聯(lián)扭轉(zhuǎn)減振器的建模三級(jí)混聯(lián)曲軸扭轉(zhuǎn)減振器的組成部件由慣性環(huán)、鋼圈、橡膠件、摩擦環(huán)和輪轂組成，在 CATIA 建模中，確定尺寸后，需要依次繪制各個(gè)零件圖，各部件的結(jié)構(gòu)在下一節(jié)中具體介紹，圖 和圖 所示為三級(jí)混聯(lián)式曲軸扭轉(zhuǎn)減振器的爆炸圖，最后進(jìn)行裝配。圖 和圖 為兩種三級(jí)混聯(lián)扭轉(zhuǎn)減振器裝配圖。圖 三級(jí)混聯(lián) A 型扭轉(zhuǎn)減振器爆炸圖圖 三級(jí)混聯(lián) A 型扭轉(zhuǎn)減振器裝配圖三級(jí)混聯(lián) A 型扭轉(zhuǎn)減振器由 12 個(gè)零件組成，繪制以上零件時(shí)均先繪制截面草圖，然后進(jìn)行旋轉(zhuǎn)操作，有些零件還需要倒角或倒圓角，零件 10（圖 編號(hào)）還要進(jìn)行打螺紋孔。完成了零件圖的繪制后，接下來(lái)需要做的是零件的裝配，在裝配過(guò)程中，需要定義各個(gè)零件之間的約束關(guān)系，裝配圖如圖 所示。圖 三級(jí)混聯(lián) B 型扭轉(zhuǎn)減振器爆炸圖圖 三級(jí)混聯(lián) B 型扭轉(zhuǎn)減振器裝配圖三級(jí)混聯(lián) B 型扭轉(zhuǎn)減振器由 11 個(gè)零件組成，它的的建模過(guò)程與 A 型類似，在這里就不做具體介紹，裝配圖如圖 所示。 三級(jí)混聯(lián)減振器的結(jié)構(gòu)說(shuō)明圖 為三級(jí)混聯(lián) A 型扭轉(zhuǎn)減振器。零件 10 為輪毅，緊配合，是扭轉(zhuǎn)減振器與發(fā)動(dòng)機(jī)曲的連接件；鋼圈 2 和輪轂 1 為緊配合；橡膠件 3 一側(cè)硫化在鋼圈 2 上， 另一側(cè)則硫化在帶輪 4 上，作為第一級(jí)減振器；帶輪 4 與鋼圈 5 固定在一起，橡膠件 6一側(cè)硫化在鋼圈 5 上, 另一側(cè)則硫化在慣性環(huán) 7 上，構(gòu)成第二級(jí)減振器；帶輪 8 與輪轂1 通過(guò)橡膠件 9 連接在一起，構(gòu)成第三級(jí)減振器；摩擦環(huán) 112 由特氟龍材料制成，因此摩擦環(huán)與帶輪(兼作慣性環(huán))8 之間可以相互轉(zhuǎn)動(dòng)，因此，圖 所示的扭轉(zhuǎn)減振器為三級(jí)混聯(lián)式扭轉(zhuǎn)減振器。 1，；2，；3，6，；4，；；11，圖 三級(jí)混聯(lián) A 型扭轉(zhuǎn)減振器 1 輪轂；2，4，；3，；；7，； 10，圖 三級(jí)混聯(lián) B 型扭轉(zhuǎn)減振器圖 為三級(jí)混聯(lián) B 型扭轉(zhuǎn)減振器。零件 1 為輪毅，是扭轉(zhuǎn)減振器與發(fā)動(dòng)機(jī)曲的6543217891011121234567891011連接件；鋼圈 3 和慣性質(zhì)量 9 為緊配合，合成為一個(gè)慣性環(huán)，與橡膠件 2 組成為第一級(jí)扭轉(zhuǎn)減振器；帶輪 6 和鋼圈 5 固定一起，橡膠件 4 硫化鋼圈 3 和 5 上，構(gòu)成一級(jí)扭轉(zhuǎn)減振器；摩擦環(huán) 10 和 11 為由特氟龍材料制成的部件，因此帶輪 6 和慣性質(zhì)量 9 之間可以相互轉(zhuǎn)動(dòng)；慣性環(huán) 7 為另一慣性質(zhì)量，與橡膠件 8 組成一級(jí)扭轉(zhuǎn)減振器。因此，圖 所示的扭轉(zhuǎn)減振器為三級(jí)混聯(lián)式扭轉(zhuǎn)減振器。6 全文總結(jié) 主要結(jié)論往復(fù)式內(nèi)燃機(jī)工作中曲軸系統(tǒng)產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)振動(dòng)，使曲軸及有關(guān)零部件過(guò)早損壞，影響內(nèi)燃機(jī)安全可靠地運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí)產(chǎn)生過(guò)大的振動(dòng)和噪聲的問(wèn)題。為解決這一問(wèn)題，本文在參考國(guó)內(nèi)現(xiàn)有研究成果的基礎(chǔ)上，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸橡膠扭振減振器進(jìn)行了深入系統(tǒng)的研究，主要完成了以下工作：(1) 本文參考國(guó)內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)資料，對(duì)避振的方法和減振器的種類進(jìn)行了總結(jié)，介紹了當(dāng)前在國(guó)內(nèi)外汽車發(fā)動(dòng)機(jī)中應(yīng)用較多的若干復(fù)雜結(jié)構(gòu)形式的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸扭轉(zhuǎn)減振器。(2) 介紹了國(guó)內(nèi)外汽車發(fā)動(dòng)機(jī)中應(yīng)用較多的具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)形式的曲軸扭轉(zhuǎn)減振器的簡(jiǎn)化模型，在此基礎(chǔ)上提出了 4 自由度混聯(lián)式曲軸扭轉(zhuǎn)減振器的力學(xué)簡(jiǎn)化模型，以此為研究對(duì)象列出振動(dòng)方程，并推導(dǎo)出傳遞率的計(jì)算公式。提出了選取各級(jí)扭轉(zhuǎn)減振器設(shè)計(jì)參數(shù)的優(yōu)化方法，通過(guò)計(jì)算對(duì)比分析了多級(jí)扭轉(zhuǎn)減振器的減振效果。(3) 按照已經(jīng)推導(dǎo)出的傳遞率計(jì)算公式，用 MATLAB 編制程序，畫出三級(jí)混聯(lián)和三級(jí)串并聯(lián)的四種結(jié)構(gòu)減振器的傳遞率曲線，顯示三級(jí)并聯(lián)和混聯(lián) B 型減振器的傳遞率最高峰值分別為 和 14，減振效果較好。然后對(duì)各級(jí)扭轉(zhuǎn)減振器的參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，和三級(jí)串并聯(lián)扭轉(zhuǎn)減振器進(jìn)行對(duì)比分析，結(jié)果顯示三級(jí)串聯(lián)、并聯(lián)、混聯(lián) A 和混聯(lián) B 的最高峰值優(yōu)化后和優(yōu)化前比例分別為 %、% 、% 和 0，混聯(lián) B 型優(yōu)化效果最好，達(dá)到最佳減振效果，值得重點(diǎn)關(guān)注。(4) 根據(jù)國(guó)內(nèi)外幾種結(jié)構(gòu)先進(jìn)的扭轉(zhuǎn)減振器的結(jié)構(gòu)參數(shù)比例和文中提到的混聯(lián)式曲軸扭轉(zhuǎn)減振器的力學(xué)簡(jiǎn)化模型，通過(guò) CATIA 對(duì)三級(jí)混聯(lián)曲軸扭轉(zhuǎn)減振器進(jìn)行建模，再對(duì)減振器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行介紹。 不足與展望本文發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸扭轉(zhuǎn)減振器的結(jié)構(gòu)形式及多級(jí)（并聯(lián)、串聯(lián)、混聯(lián)）橡膠扭轉(zhuǎn)減振器的設(shè)計(jì)參數(shù)優(yōu)化方法等內(nèi)容進(jìn)行了理論研究，但由于本人能力有限，研究工作還存在不足，還需要進(jìn)一步的完善，具體存在以下幾個(gè)方面的問(wèn)題：(1) 主振系和各級(jí)扭轉(zhuǎn)減振器的質(zhì)量為已隨意給定的固定值，沒(méi)有將質(zhì)量作為優(yōu)化變量；(2) 計(jì)算過(guò)程中所有輸入?yún)?shù)沒(méi)有結(jié)合具體對(duì)象，是隨意給定的；(3) 優(yōu)化變量的取值是沒(méi)有結(jié)合實(shí)際情況給定約束范圍；(4) 優(yōu)化目標(biāo)只考慮了主系統(tǒng)振動(dòng)幅頻響應(yīng)曲線最大峰值最小化的優(yōu)化，沒(méi)有進(jìn)行所有峰值最小化的優(yōu)化和面積最小化；(5) 沒(méi)用考慮程序結(jié)果的準(zhǔn)確性，沒(méi)有通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證結(jié)論。針對(duì)本次工作的不足，還需要在以下幾個(gè)方面進(jìn)行展開(kāi)：(1) 盡量把各級(jí)扭轉(zhuǎn)減振器的參數(shù)也作為優(yōu)化對(duì)象進(jìn)行減振器的優(yōu)化設(shè)計(jì)；(2) 通過(guò)一些渠道獲取目前普遍應(yīng)用的減振器橡膠件的頻率和阻尼比的具體參數(shù)，了解這些參數(shù)的選取范圍，并帶入程序中進(jìn)行比較符合實(shí)際應(yīng)用的優(yōu)化；(3) 把主系統(tǒng)振動(dòng)幅頻響應(yīng)曲線的最大峰值最小化、所有峰值最小化和面積最小化三種優(yōu)化方案進(jìn)行對(duì)比分析，選取最佳優(yōu)化方案；(4) 在條件允許條件下 ，在參數(shù)優(yōu)化的基礎(chǔ)上進(jìn)行試驗(yàn)，驗(yàn)證設(shè)計(jì)方案的效果。致謝參考文獻(xiàn)[1] 陳家瑞．汽車構(gòu)造 [M]．北京：人民交通出版社，2022．[2] 李震．內(nèi)燃機(jī)曲軸軸系振動(dòng)分析研究的現(xiàn)狀、討論與展望[J]．內(nèi)燃機(jī)學(xué)報(bào)，．[3] 龔海軍．柴油機(jī)扭振分析及減振器匹配研究[D]．吉林：吉林大學(xué)，2022．[4] 王紅云，蔡銳彬，上官文斌．發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸二級(jí)并聯(lián)橡膠扭轉(zhuǎn)減振器優(yōu)化設(shè)計(jì)[J]．車用發(fā)動(dòng)機(jī)，．[5] 蘇仕清，陳葉文等．內(nèi)燃機(jī)曲軸軸系扭振控制及利用[J]．中國(guó)農(nóng)機(jī)化，2022．[6] 舒歌群，王旭．內(nèi)燃機(jī)的振動(dòng)[J]．內(nèi)燃機(jī)，1987．[7] 何渝生．汽車振動(dòng)學(xué)．北京：人民交通出版社，1990．[8] 上官文斌，李耀龍．汽車發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸減振器[J]．現(xiàn)代零部件，2022．[9] 吳修義．幾種結(jié)構(gòu)先進(jìn)的發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸減振器[J]．商用汽車，．[10] [日] 小林明．汽車振動(dòng)學(xué) [M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1981．[11] 楊明生．發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸多級(jí)扭轉(zhuǎn)減振器設(shè)計(jì)理論及曲軸扭轉(zhuǎn)振動(dòng)實(shí)驗(yàn)研究[D] ．廣州：華南理工大學(xué)，2022．[12] 王勛龍，張建文，郭志軍，孫貴斌．動(dòng)力吸振器在車輛振動(dòng)控制中的應(yīng)用[J]．吉林工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，．[13] Warburton G B．Optimum absorber parameters for minimizing vibration resdonse．Earthquake Engineering and Structural Dynamics，．[14] Iwanami K., Seto K．An Optimum Design Method for the Dual Dynamic Damper and its Effectivenes [J]．JSME, 1984, 27．[15] 王偉，趙慶海，張海燕．動(dòng)力減振器參數(shù)優(yōu)化分析[J]．振動(dòng)與沖擊，．[16] 張玲，段志信．動(dòng)力減振器最優(yōu)參數(shù)的非線性回歸和若干問(wèn)題[J]．內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，．[17] 侯祥林，李和玉，劉杰．最大值最小化問(wèn)題的優(yōu)化算法與多自由度動(dòng)力減振器參數(shù)計(jì)算[J]．振動(dòng)與沖擊，2022．[18] WenBin Shangguan．Multimode and rubberdamped Torsional Vibration Absorbers for engine crankshaft systems[J]．Int. J. Vehicle Design，2022．[19] M. Z. Ren．A variant design of the dynamic vibration absorber[J]．Journal of Sound and vibration，2022．[20] Allan C. Aubert，Edward R. Green and Gregory Z. Chen．A Comparison of the Effectiveness of Elastomeric Tuned Mass Dampers and Particle Dampers[J]．Noise amp。 Vibration Conference and Exhibition，2022．襖羋蕆袇螀芇蕿蝕聿芆艿蒃肅芅蒁螈羈芄薃薁袆芃芃螆螂芃蒞蕿肁節(jié)蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈螞螂羂薁袈肀肁芀蟻羆肁莃袆袂肀薅蠆袈聿蚇蒂膇肈莇螇肅肇葿薀罿肆薂螆裊肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羈膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿節(jié)衿羈腿莄螞襖羋蕆袇螀芇蕿蝕聿芆艿蒃肅芅蒁螈羈芄薃薁袆芃芃螆螂芃蒞蕿肁節(jié)蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈螞螂羂薁袈肀肁芀蟻羆肁莃袆袂肀薅蠆袈聿蚇蒂膇肈莇螇肅肇葿薀罿肆薂螆裊肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羈膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿節(jié)衿羈腿莄螞襖羋蕆袇螀芇蕿蝕聿芆艿蒃肅芅蒁螈羈芄薃薁袆芃芃螆螂芃蒞蕿肁節(jié)蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆