機(jī)械增壓器轉(zhuǎn)子系統(tǒng)動態(tài)特性的研究.pdf

1、小體積、高轉(zhuǎn)速已成為當(dāng)前機(jī)械增壓器發(fā)展的主要趨勢。本文主要針對課題中的機(jī)械增壓器在高速轉(zhuǎn)動時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)轉(zhuǎn)子刮擦的現(xiàn)象進(jìn)行分析，對其齒輪轉(zhuǎn)子系統(tǒng)進(jìn)行動態(tài)研究，找出產(chǎn)生上述顯現(xiàn)的原因，為機(jī)械增壓器的改進(jìn)提供理論依據(jù)。齒輪轉(zhuǎn)子系統(tǒng)乃是機(jī)械增壓器最重要、最關(guān)鍵、最復(fù)雜的部分，轉(zhuǎn)子的優(yōu)劣直接決定了機(jī)械增壓器的動態(tài)性能。本文以改善機(jī)械增壓器的動態(tài)特性和穩(wěn)定性為研究目的，在應(yīng)用有限元分析軟件ANSYS11.0建立了與奇瑞0.8L發(fā)動機(jī)（372）相匹配的

2、機(jī)械增壓器轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的有限元動力學(xué)模型的基礎(chǔ)上，主要做了如下工作： 首先，介紹了齒輪轉(zhuǎn)子動力學(xué)研究的內(nèi)容和方法，并簡單的介紹了有限元法在齒輪轉(zhuǎn)子動力學(xué)分析的應(yīng)用。 其次，為了為了找出機(jī)械增壓器齒輪轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的共振頻率，對其建立了有限元模型，利用BlockLanczos算法進(jìn)行了有限元模態(tài)分析計(jì)算，并通過試驗(yàn)驗(yàn)證了仿真的可靠性。計(jì)算得出單轉(zhuǎn)子和雙轉(zhuǎn)子耦合系統(tǒng)的前8階固有頻率和固有振型，并且發(fā)現(xiàn)一階臨界轉(zhuǎn)速在增壓器的正常工作轉(zhuǎn)速

3、內(nèi)，是其產(chǎn)生振動和噪聲的重要原因。對耦合和非耦合兩種情況進(jìn)行比較分析，闡明齒輪副耦合作用對轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的重要影響。分別改變轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的支承剛度和葉輪的長度，研究對系統(tǒng)振動特性的影響，為機(jī)械增壓器的減振降噪提供理論依據(jù)。 第三，對機(jī)械增壓器齒輪轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的諧響應(yīng)進(jìn)行了研究，在系統(tǒng)上加載氣體作用力和齒輪嚙合力，仿真出彈性支承下耦合后的諧響應(yīng)。通過諧響應(yīng)分析發(fā)現(xiàn)機(jī)械增壓器齒輪轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的最大位移為4.72×10-3mm，最大位移點(diǎn)在系統(tǒng)的滾珠軸

4、承16003處。 第四，分析了齒輪的嚙合剛度對機(jī)械增壓器齒輪轉(zhuǎn)子系統(tǒng)固有特性的影響，齒輪嚙合剛度的變化對系統(tǒng)低階的固有頻率影響不大，但對系統(tǒng)高階固有頻率有較大的影響。齒輪嚙合剛度的提高一方面可以提高系統(tǒng)的固有頻率，另一方面可以有效的降低諧響應(yīng)的振幅。 第五，分析了齒輪嚙合頻率和系統(tǒng)共振頻率的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)齒輪轉(zhuǎn)子系統(tǒng)除一階、二階共振頻率不在嚙合頻率內(nèi)，其他高階的共振頻率均處于齒輪的嚙合頻率內(nèi)，這是造成機(jī)械增壓器振動的另一個(gè)原

5、因。然后在不考慮氣體作用力的情況下，單獨(dú)分析了齒輪激勵力在共振頻率內(nèi)對齒輪轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的影響，通過仿真發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)子軸心的位移隨著嚙合頻率的增加而變大，而且齒輪間的激勵力主要影響齒輪轉(zhuǎn)子的徑向位移，對軸向位移影響不大。齒輪轉(zhuǎn)子在齒輪激勵下最大的位移不到7um，從而也說明了齒輪嚙合激勵對系統(tǒng)振動的影響有限。 最后對機(jī)械增壓器整機(jī)進(jìn)行了動態(tài)特性測試試驗(yàn)研究分析。通過分析殼體表面測試點(diǎn)振動位移的時(shí)間歷程曲線和頻譜曲線，找出了轉(zhuǎn)子刮擦的原因。并對