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#来稿日期：!""# $ "% $ &"
汽车发动机减振皮带轮的动力学设计
郭建烨（沈阳航空工业学院 机械与汽车学院，沈阳 &&""’%）
廉 彬（东北大学 机械制造及自动化学院，沈阳 &&"""%）
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【摘要】这里介绍了汽车发动机三角皮带轮减振器的结构、要求、工作原理和设计原则。推导出了
汽车发动机曲轴扭转振动频响特性曲线的公式。并以实例说明了构成皮带轮减振器的轮毂、橡胶环及
具有三角构槽的外环这三个零件的物理参数（包括扭转刚度、转动惯量、阻尼）对减振效果的不同影
响。根据频响曲线，说明了如何在各个参数的不同组合中做出最佳选择，以获得最优设计
方案
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。
关键词：三角皮带轮；减振器；轮毂；橡胶环；外环；频响曲线；扭转刚度；转动惯量J 阻尼
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中图分类号：)%K!L %’ 文献标识码：;
汽车发动机是车体产生振动的主要内在来源，减轻汽车发动
机本身的振动也因此就是一种主动减振措施。发动机的扭转振动
不但能引起间隙撞击而产生冲击振动，它更是导致转轴破坏的主
要原因，所以对其研究就是一项很重要的课题。一般发动机扭振
减振的措施有：在曲轴平衡块上加摆式减振器；曲轴前端皮带轮
附加减振器等。后一种措施已经在中外合资的企业中被采用，但
国内相关技术资料还比较少。这里就是从振动理论入手，
分析
定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析
了
汽车发动机减振皮带轮的工作原理、设计方法和原则。
& 减振皮带轮的结构
汽车发动机主轴前端皮带轮是通过三角带来带动风扇、发
电机等工作的。皮带轮是由轮毂、带有三角沟槽的外环以及两
者之间用于连接的橡胶环所构成，如图 &所示，其中橡胶环和外
环构成了扭振减振器。
! 对减振器的要求
橡胶环是减振器关键零件。橡胶环在应用前需经过下列条
件的考核：温度为 M" N !O，输入正弦波信号在共振频率下扭转
振动，经 ’""小时耐久试验，外环和轮毂相对扭转角的限定值误
差不得超过 N "L "&度。
图 & 减振皮带轮的结构
&L 轮毂 !L 橡胶环 ’L 外环
经过考核的橡胶环能在设计寿命期内保持其阻尼和扭转刚
度呈线性，使减振器有效。橡胶环的阻尼和扭转刚度可通过实验
测出。问题是如何对外环、橡胶环提出物理参数（转动惯量、橡胶
环的阻尼系数、橡胶环的阻尼刚度）的匹配要求。
’ 减振器的工作原理
转速为 " 1 AP>F，激振圆频率为 !（A-: Q E）1 ! R !!. Q S" F的汽
机械设计与制造 第 &!期
$ !% $ 7-89,.0A/ T0E,5. U 7-.<6-8=
表
关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf
示的轮毂频响曲线的 !值如下：
$# ! / +# +++0-,1
%# ! / +# ++0,-.1
-# ! / +# +$2+’21
.# ! / +# +%,$0-1
,# ! / +# +.$0-$。
频响曲线表明：阻尼增大，角幅减小，二阶共振振幅减小的
更明显。在 " / $点处，轮毂的角幅最小。随着橡胶环相对阻尼
系数 !的增大，此处轮毂的角幅缓慢升高，但总的变化并不大，
此点的频率轴坐标 # 3 # # " $ %% 4 应该是发动机设计中稳定工
作转速的角频率。在 &、’两个特性点，振动则与阻尼无关。但是
它们不应作为工作点，工作点应当选择在 " / $ 附近，而且橡胶
环相对阻尼系数 !在不至于引起外环振动有太大波动的情况
下尽量小些为好。
-# % 橡胶环扭转刚度 !%的影响
保持橡胶环转动惯量 "%和阻尼 (不变，改变橡胶环扭转刚
度 !%，其对系统频响特性的影响如图 ,所示。
图 , 橡胶环扭转刚度变化时的频响曲线
其中各序号表示的轮毂频响曲线的 !% 值如下：
$# !% / ,,$+++56·*7 8 9:;；
%# !% / $.+0%++56·*7 8 9:;；
-# !% / -%..<++56·*7 8 9:;。
频响曲线表明：橡胶环扭转刚度 !%由小变大，曲线向右移
动，系统固有频率增加，且两个固有频率离得较远。工作点也同
样右移，适应的发动机转速提高。轮毂的一阶共振角幅上升较
大，二阶共振角幅下降。发动机正常工作转速都是过一阶共振
峰值的，这对发动机减振极为不利。因此，橡胶环扭转刚度不应
太高。
-# - 外环转动惯量 "%的影响
保持橡胶环扭转刚度 !%和阻尼 (不变，改变橡胶环转动惯
量 "%，其对系统频响特性的影响如图 ’ 所示。
图 ’ 外环转动惯量变化时的频响曲线
其中各序号表示的轮毂频响曲线的 "% 值如下：
$# "% / $-# %’’%0056·*7·=%；
%# "% / -# -’2,<’56·*7·=%；
-# "% / $# +%+.0.56·*7·=%。
频响曲线表明：外环转动惯量 "%由小变大，曲线向左移动，系
统固有频率降低，且两个固有频率离得较近。工作点也同样左移，
适应的发动机转速降低。轮毂的一阶共振角幅下降较多，二阶共
振角幅升高较大。外环转动惯量 "%增大对发动机有利。所以说，"%
变化引起系统频响特性的变化规律与 !%变化的影响相反。
. 减振器的设计
皮带轮减振器只对发动机某个转速起作用，实际中不可能
为所有转速设计不同的减振器。由于技术方面所限，还不可能
设计出一个自适应的皮带轮减振器。因此，只能为汽车发动机
最常用的高转速设计相应的皮带轮减振器。
按照以上原理进行设计之前，必须要做大量细致的计算和
实验，要比较准确地给出轮毂及曲轴上各转动件转动惯量折算
到轮毂上的值 "$、曲轴的扭转刚度 !$。然后，为（2）式编写一个
运算程序，假定不同的橡胶环相对阻尼系数 !、橡胶环扭转刚度
!%、外环转动惯量 "% 的组合，绘制一系列频响特性曲线。从中选
取最佳组合，得到工作点。可以根据转动惯量、橡胶环的阻尼系
数、橡胶环的扭转刚度三个物理参数确定橡胶环和具有三角沟
槽的外环的几何尺寸。
参考文献
$ 清华大学工程力学系固体力学教研组振动组编 >? @ # 机械振动 # 机
械工业出版社，$<0+#
% 成大先 # 机械设计手册（第三版）> A @ # 化学工业出版社，$<<.#
- 阿武芳朗（日）# 机械设计法入门 >? @ # 共立出版株式会社，$<0$#
. 黄长艺，卢文祥 # 机械制造中的测试技术 >? @ # 机械工业出版社，
$<0$#
, 吴训一 # 自动检测技术 >? @ # 机械工业出版社，$<0$#
浙公网安备 33021202002483