第36卷(2014)第2期减振与降噪
柴油机 Diesel Engine
橡胶扭振减振器刚度模型研究
田中旭，祁平，邓康耀，崔毅
（1.上海交通大学动力机械及工程教育部重点实验室，上海200240；
2.中国北方发动机研究所，山西大同037036）
Vol.36(2014)No.2
摘要：基于极坐标形式的弹性力学基本方程，推导了橡胶担振减振器的扭转刚度计算公式，可方便地应用于减振器设计和试验的验证。同时给出了扭转度的有限元分析方案和步骤，并通过
有限元分析对计算公式进行了验证，分析结果证明了所推导的度计算公式的精确性。关键词：橡胶扭振减振器；担转刚度；弹性力学；有限元分析
中图分类号：TH703.63
文章编号：1001-4357(2014)02-0044-04
文献标识码：A
ModelingforTorsionalStiffnessofRubberDampers
Tian Zhongxu',Qi Ping,Deng Kangyao',Cui Yi
(1. Key Laboratory for Power Machinery and Engineering of Ministry of Education,
Shanghai Jiao Tong University, Shanghai 200240;
2.China North Engine Research Institute, Shanxi Datong 037036)
Abstract: Based on the basic equation of elastic mechanics under polar coordinate system, formulas of torsional stiffness for rubber dampers are derived, which would be beneficial to the design of rubber dampers and test verification.The FEA scheme of torsional stiffness, as well as the procedures are put forward, and the formulas are verified through FEA to be accurate.
Keywords: rubber damper for torsional vibration; torsional stiffness; elastic mechanics; FEA
0引言
扭振减振器具有降低发动机扭矩峰值，减轻扭转振动的作用1,2]。在振动控制中，需要依据振动控制的目标，选择定调比，确定减振器的自然频率，而决定减振器自然频率的最重要参数就是刷度参数。橡胶扭振减振器因其造价低，工作可靠，仍然在众多中小功率发动机轴系的减振降哚中得到广泛应用。橡胶扭转减振器（图1）主要由外圈的惯性块、内圈以及它们之间的橡胶层组成。减振器的刚度是由橡胶层位置、厚度、形状等因素所决定的当橡胶层结构不够规则时，则给刚度计算带来困难。目前多数减振器厂家都以以往减振器参数作为参考，做适当修改，然后再通过试验测量确认其刚度参数[3-5]。在测量中，受到测量设备、阻尼参数
等影响，常常具有较大的误差。如能有精度高的计算方法，能够在设计前对减振器刚度进行准确的计算，或根据需要直接确定出橡胶层的结构参数，对于减振器的设计效率会有较大的提高。此外，准确的减振器刚度计算，也是改进试验和制定试验方案的重要参考。
减振器参数的计算，总体可以分为两个方向：由理论推导或经验统计得出的解析公式计算方法和有限元法。其中，解析公式得出困难，自前还没有一个准确和适应性强的解析模型。但解析模型实际使用非常方便，也有利于研究各个设计参数对减振器性能的影响规律，十分适合于减振器设计使用。有限元分析的方法可以计算出比较准确的刚度参数，但分析结果易受网格数量和质量、边界条件的影响：而且有限元分析过程以及后期的减振器刚度计算过
收稿日期：2013-08-01
作者简介：田中旭（1971-），男，副研究员，主要研究方向为发动机动力学与强度分析，E-mail；zxtian@sjtu.edu.cn。