一种驱动轴动力吸振器参数选择的方法

技术特征：
1.一种驱动轴动力吸振器参数选择的方法，其特征在于，包含以下步骤：(1)获取驱动轴的自由模态，在得到驱动轴前两阶自由模态后，并计算驱动轴2阶自由模态固有频率和驱动轴1阶自由模态固有频率的比值；(2)对驱动轴前两阶自由模态固有频率进行分析，若两者的比值满足预设要求，则可忽略主振系统的阻尼，建立无主振系统阻尼的单自由度动力吸振器的动力学模型，并得到该系统在简谐力的作用下主振系统的振幅比的表达式：式中，x1为主振系统位移，x
st
为主振系统的静变形，ω为激振频率，α为动力吸振器固有频率与主振系统的固有频率比，λ为激振频率与主振系统固有频率之比，ξ为动力吸振器阻尼比，μ为动力吸振器与主振系统的质量比；(3)主振系统1阶固有频率确定：对于驱动轴总成的一端使用固定式万向节另一端使用滑移型万向节的结构，对于该种结构的驱动轴总成，驱动轴仅一端沿轴向的位移受到约束，另一端的位移不受约束，且驱动轴绕自身轴线的转动没有被限制，则将驱动轴简支支撑模型作为该模型中主振系统的模型，驱动轴简支支撑模型的1阶固有频率可通过理论计算得到，同时，也可以根据步骤(1)中得到的1阶自由模态固有频率换算得到；(4)综合布置空间、成本、轻量化和减振效果因素来确定驱动轴动力吸振器的质量；(5)利用定点理论确定驱动轴动力吸振器的最优阻尼比和最优固有频率，通过定点理论得到动力吸振器的最优阻尼比和最优固有频率比与主振系统质量比之间的关系：论得到动力吸振器的最优阻尼比和最优固有频率比与主振系统质量比之间的关系：式中，ξ
opt
为动力吸振器的最优阻尼比，α
opt
为动力吸振器的最优固有频率比。2.根据权利要求1所述的一种驱动轴动力吸振器参数选择的方法，其特征在于：步骤(1)中能够采用力锤敲击测试的方法或有限元仿真的方法来获取驱动轴的自由模态。3.根据权利要求1所述的一种驱动轴动力吸振器参数选择的方法，其特征在于：步骤(1)中采用限元仿真的方法时，通过有限元计算得到的驱动轴前6阶模态的固有频率为0，因为这6阶反映的是驱动轴的刚体位移，第7阶才是驱动轴的1阶弯曲模态固有频率，即1阶自由模态固有频率。4.根据权利要求1所述的一种驱动轴动力吸振器参数选择的方法，其特征在于：步骤(2)中的比值需满足以下条件：对于汽车驱动轴这样的连续弹性体的弯曲振动系统，如果主振系统的第1、2阶弯曲固有频率f1和f2满足条件则此时可忽略主振系统阻尼。5.根据权利要求1所述的一种驱动轴动力吸振器参数选择的方法，其特征在于：步骤(2)中主振系统在简谐力的作用下主振系统的振幅比表达式的推导过程为：根据单自由度动力吸振器动力学模型得到系统动力学方程：
将公式(4)中的简谐力f(t)＝f0sinωt写作f
(t)
＝f0e
jωt
，并设主振系统的位移为其中为主振系统复振幅，j为虚数单位；f0为激振力幅值；t为时间，将主振系统位移x1的表达式带入公式(4)，可求解主振系统复振幅的表达式：将主振系统位移x1的表达式带入公式(4)，得到主振系统复振幅的表达式：取实部，得到主振系统振幅x1的表达式：将公式(6)写成无量纲形式，即可得到所述的表达式。6.根据权利要求1所述的一种驱动轴动力吸振器参数选择的方法，其特征在于：步骤(2)中动力吸振器阻尼比ξ的表达式为：式中，c为动力吸振器的阻尼，m2为动力吸振器的质量，ω2为动力吸振器固有频率。7.根据权利要求1所述的一种驱动轴动力吸振器参数选择的方法，其特征在于：步骤(3)采用的主振系统选择方法仅适用于一侧使用固定式万向节一侧使用滑移型万向节且万向节内部零件间存在一定间隙的驱动轴总成。8.根据权利要求1所述的一种驱动轴动力吸振器参数选择的方法，其特征在于：步骤(3)中，驱动轴简支支撑模型中主振系统的第i阶固有频率f
i
的计算公式为：其中，e为材料的弹性模量；i为轴截面惯性矩；ρ为材料的密度；a为轴截面面积；l为轴的长度。9.根据权利要求8所述的一种驱动轴动力吸振器参数选择的方法，其特征在于：步骤(3)中，得到驱动轴简支支撑模型的1阶固有频率的方式：将公式(8)中的i取值为1，即可通过公式(8)得到到驱动轴简支支撑模型的1阶固有频率；或将步骤(1)中得到的1阶自由模态固有频率除以2.267即可得到驱动轴简支支撑模型的1阶固有频率。10.根据权利要求1所述的一种驱动轴动力吸振器参数选择的方法，其特征在于：步骤(5)中，对于单自由度驱动轴动力吸振器，当确定动力吸振器与主振系统的质量比μ和动力吸振器固有频率与主振系统固有频率比α后，就可以得到动力吸振器不同阻尼比情况下的主振系统频率响应曲线图；在频率响应曲线图中，有两个定点s和t，无论动力吸振器阻尼比
如何变化，振幅比曲线都经过这两个点，这两个点即为定点，该理论即为定点理论，在驱动轴动力吸振器阻尼比由0増至 ∞过程中，振幅比曲线的两个峰值逐渐靠拢变为单峰，因此一定存在一个阻尼比使振幅比曲线的峰值处于s、t两点，此时主振系统振幅比最低，这个阻尼比即为动力吸振器的最优阻尼比，而使s、t两点等高可得到系统的最优固有频率比，此时系统的最大振幅比将达到最小值。

技术总结
本发明公开了一种驱动轴动力吸振器参数选择的方法，包括以下步骤：获取驱动轴的自由模态；单自由度动力吸振器的动力学模型的建立；主振系统1阶固有频率确定；驱动轴动力吸振器质量的确定；利用定点理论确定驱动轴动力吸振器的最优阻尼比和最优固有频率。本发明根据驱动轴与两端万向节的连接方式，确定了驱动轴简支支撑模型为主振系统模型，并且根据定点理论确定驱动轴动力吸振器的最优固有频率和最优阻尼比，从而为驱动轴动力吸振器的参数选择提供参考依据。提供参考依据。提供参考依据。


技术研发人员：王惜慧 朱博林 上官文斌
受保护的技术使用者：华南理工大学
技术研发日：2022.11.22
技术公布日：2023/3/3