摘要：汽车发动机的前端附件驱动系统(Front End Accessory Drive systems,简称附件驱动系统或FEAD系统)是现代汽...汽车发动机的前端附件驱动系统(Front End Accessory Drive systems,简称附件驱动系统或FEAD系统)是现代汽车发动机的重要组成部分,是带传动的重要应用之一。优秀的FEAD系统设计不仅可以提高传动效率、减少振动和降低噪声,还能提高带的使用寿命,降低维护成本。因此,在FEAD系统开发过程中,FEAD系统的建模、计算分析和试验验证尤为重要。本研究课题为“发动机前端附件驱动系统通用建模方法与试验验证”,研究的目的是,提出FEAD系统通用模型的建模方法和求解方法,使通用建模和求解方法具有通用性与适用性,能够适用于不同组成、不同布局的FEAD系统建模;运用模块化的建模方法,使各种不同类型的FEAD系统部件都可以加入到通用模型中进行计算;通过试验获取通用模型参数,并且验证模型的有效性。围绕上述研究目的,本文开展并完成了以下四方面的研究工作:(1)提出了FEAD系统通用模型的建模方法提出了适用于各种布局的FEAD系统布局的通用坐标表示方法,使任意FEAD系统布局都可以用轮心坐标、轮半径和带段方向向量三组参数完整、准确的表示;使用模块化的建模方法,将FEAD系统部件归纳为三种模型:轮模型、张紧器模型和带模型。分别给出了轮模型、张紧器模型和带模型的通用表达式。(2)提出了FEAD系统通用模型的求解方法提出了FEAD系统动态响应求解流程,使用Runge-Kutta数值方法求解FEAD系统动态响应。提出了FEAD系统静态特性计算分析方法。分别提出了张紧臂静平衡位置、带段平均张力和初始张力、弹簧刚度优化的计算分析方法。(3)论述了FEAD系统测试方法在FEAD系统动态响应测试中,论述了各轮的转速波动和张紧臂摆动的测试方法,并对所测得的数据进行了时域和频谱分析。分别进行了曲轴稳定转速测试和曲轴升速测试,重点分析了各轮的转速波动和张紧臂摆动各阶次振动幅值随曲轴转速的变化。在FEAD系统参数测试中,论述了张紧器刚度和阻尼、带的杨氏模量和黏性系数的测试方法,为FEAD系统通用建模和求解提供了输入参数。(4)对FEAD系统进行计算分析,试验验证了计算分析的结果以5轮-带FEAD系统为例,计算了各轮的转速波动、张紧臂摆动。并且将FEAD系统通用模型计算结果与测试结果进行对比,验证了FEAD系统通用建模和求解方法的有效性。以9轮-带FEAD系统为例,计算结果验证了FEAD系统通用建模和求解方法的通用性。以含有ISG和双臂张紧器的FEAD系统为例,计算了ISG轮的转速波动、带段张力波动和张紧臂摆角。使用了平均转速随时间不断升高的曲轴转速波动作为激励。此外,还计算分析了ISG轮驱动曲轴轮转动时,各轮的转速、带段张力和张紧臂的摆动。通过计算分析和试验,证明了任意布局、组成的FEAD系统都可以使用FEAD系统通用建模和求解方法进行计算分析。更多还原显示全部
