申请/专利权人：华南理工大学

申请日：2019-06-27

公开（公告）日：2024-04-23

公开（公告）号：CN110274765B

主分类号：G01M15/02

分类号：G01M15/02;G01M13/022

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.23#授权;2019.10.22#实质审查的生效;2019.09.24#公开

摘要：本发明公开了一种模块化离心摆式动力吸振器实验台，包括依次连接的激励源、转接模块和至少一个自由组合模块，所述激励源包括：激励源底座；旋转座，角度可调地活动设置在所述激励源底座上，以及电机，通过电机支架固定设置在所述旋转座上；所述转接模块包括：转接座；支架，通过螺栓固定在所述转接座上；滑动轴承，固定在所述支架上端；以及转接轴，与所述滑动轴承滑动配合，其一端通过十字轴万向联轴器与所述电机的输出轴驱动连接；所述自由组合模块包括组合底座、两支架、固有频率可调的弹簧‑质量系统。本发明结构简单，占用空间小，拆装简便，亦便于改造、维护，有利于对离心摆式动力吸振器等的工作效果进行深入研究。

主权项：1.一种模块化离心摆式动力吸振器实验台，其特征在于，包括依次连接的激励源、转接模块和至少一自由组合模块，所述的激励源包括：激励源底座7；旋转座4，角度可调地活动设置在所述激励源底座7上，以及电机1，通过电机支架2固定设置在所述旋转座4上；所述转接模块包括：转接座12；支架9，通过螺栓固定在所述转接座12上；滑动轴承10，固定在所述支架9上端；以及转接轴11，与所述滑动轴承10滑动配合，其一端通过十字轴万向联轴器3与所述电机1的输出轴驱动连接；所述自由组合模块包括：组合底座15，设置有若干用于安装支架和测量设备的螺纹孔；两支架9，通过螺钉相隔一定间距地固定设置在所述组合底座15上；以及固有频率可调的弹簧-质量系统，转动设置在所述两支架9上且一端与所述转接轴11的另一端驱动连接；所述激励源底座7的一端竖直设置有旋转圆孔，所述旋转座4对应端的底部下延地设置有与所述旋转圆孔转动配合的旋转凸轴23，所述旋转座4的中部设置有旋转座定位装置；所述的固有频率可调的弹簧-质量系统包括：组合转轴13，转动地设置在所述两支架9上；弹性联轴器14，连接于所述组合转轴13与所述转接轴11的另一端之间；转子连接头16，通过键固定设置在所述组合转轴13上；第一转子17，套设在所述组合转轴13上，其外侧与转子连接头16固定连接，内侧的边缘沿周向设置有若干离心摆轴承20；第二转子19，同轴地套设在所述组合转轴13上，其内侧的边缘沿周向设置有若干与离心摆轴承20，所述第一转子17和第二转子19的两相对侧的边缘沿周向对应地设置有若干离心摆轴承20，两相对侧的中部可分离地设置有相互嵌套咬合的同步连接部；若干离心摆18，转动设置在所述第一转子17和第二转子19相对的两离心摆轴承20之间。

全文数据：一种模块化离心摆式动力吸振器实验台技术领域本发明为一种模块化离心摆式动力吸振器实验台，具体是一种用于研究离心摆式动力吸振器的动力学特性的实验台。背景技术随着汽车的乘坐舒适性得到人们的重视，使得以噪声、振动和声音粗糙度为代表的NVH性能成为汽车竞争力的重要指标之一。由于发动机工作方式存在先天缺陷，导致其曲轴的输出存在明显的转速波动，对于直列四缸发动机而已，2阶激励为主激励。这对传动系与发动机前端附件的工作寿命、可靠性等都是有害的。一般而言，传动系通过扭转减振器来削减由发动机激励往传动系的传递。但是由于节能减排的需要及法律法规的限制，发动机往小型化、增压化方向发展，导致转速波动加剧。这使得传统的扭转减振器及新式的双质量飞轮均无法有效地把转速波动限制在一个合理的范围内。在航空中得到率先应用的离心摆式动力吸振器便被引入汽车传动系来削减传动系的扭转振动，但目前还缺乏一种结构简单、操作方便可靠的研究和验证离心摆式动力吸振器的各个参数对其减振效果的影响的装置。发明内容本发明所要解决的技术问题是：模拟发动机的二阶激励与传动系的振动特性，并设计相应的离心摆式动力吸振器，以研究和验证离心摆式动力吸振器的各个参数对其减振效果的影响。本发明的技术方案至少包括：一种模块化离心摆式动力吸振器实验台，包括依次连接的激励源、转接模块和至少一个自由组合模块，所述的激励源包括：激励源底座；旋转座，角度可调地活动设置在所述激励源底座上，以及电机，通过电机支架固定设置在所述旋转座上；所述转接模块包括：转接座；支架，通过螺栓固定在所述转接座上；滑动轴承，固定在所述支架上端；以及转接轴，与所述滑动轴承滑动配合，其一端通过十字轴万向联轴器与所述电机的输出轴驱动连接；所述自由组合模块包括：组合底座，设置有若干用于安装支架和测量设备的螺纹孔；两支架，相隔一定间距地固定设置在所述组合底座上；以及固有频率可调的弹簧-质量系统，转动设置在所述两支架上且一端与所述转接轴的另一端驱动连接。本方案中，验台利用十字轴万向联轴器的不等速特性，生成二阶转速波动激励，并通过调节旋转座的旋转角度来控制激励的幅值。转接模块的作用是增加支承的刚性，避免了十字轴万向联轴器与自由组合模块中的弹性联轴器直接相连，减小因十字轴万向联轴器的轴线存在夹角而引起径向振动的可能。所述自由组合模块可根据使用需要调整拼接数量，以获得相应的自由度数，或通过少量的修改来获得其它形式的动力吸振器的实验台。为了满足一些测量需要，除了支架安装所需要的螺纹孔外，组合底座预留有少量螺纹孔，方便测量设备的安装。进一步地，所述激励源底座的一端竖直设置有旋转圆孔，所述旋转座对应端的底部下延地设置有与所述旋转圆孔转动配合的旋转凸轴，所述旋转座的中部设置有旋转座定位装置。进一步地，所述的旋转座定位装置包括竖直穿设在所述激励源底座中部的锁紧螺钉，所述旋转座中部对应地设置有与所述锁紧螺钉相配合锁紧所述旋转座的弧形槽，所述弧形槽的圆心位于所述旋转凸轴的轴线上。进一步地，所述旋转座设置有旋转凸轴的一端的上表面居中设置有指针，所述激励源底座设置有所述旋转圆孔的一端的上表面居中设置有与所述指针相配合用于指示所述旋转座转角的刻度盘。本方案中，位于旋转座上的指针及位于激励源底座的刻度盘用于测量旋转座的旋转角度，结合电机的转速，可求得二阶激励的幅值。进一步地，所述激励源底座的两侧相对地设置有两螺纹孔，所述两螺纹孔内分别旋入设置有用于推动调节所述旋转座转角的调节螺钉。本方案中，紧定螺钉用于方便调整旋转座的旋转角度，而旋转座的固定则由与激励源底座相连的螺栓结构实现。进一步地，所述的固有频率可调的弹簧-质量系统包括：组合转轴，转动地设置在所述两支架上；弹性联轴器，连接于所述组合转轴与所述转接轴的另一端之间；转子连接头，通过键固定设置在所述组合转轴上；第一转子，套设在所述组合转轴上，其外侧与转子连接头固定连接，内侧的边缘沿周向设置有若干离心摆轴承；第二转子，同轴地套设在所述组合转轴上，其内侧的边缘沿周向设置有若干与离心摆轴承，所述第一转子和第二转子的两相对侧的边缘沿周向对应地设置有若干离心摆轴承，两相对侧的中部可分离地设置有相互嵌套咬合的同步连接部；若干离心摆，转动设置在所述第一转子和第二转子相对的两离心摆轴承之间。本方案中，弹性联轴器与转子连接头、第一转子、第二转子构成弹簧-质量系统，通过调整弹性联轴器中的弹性体的刚度和转子连接头、第一转子、第二转子的转动惯量即可调整模块的固有频率。离心摆安装于第一转子、第二转子之间，形成“三明治”结构，避免采用螺栓安装而带来的动不平衡量，减小动平衡的需求，也简化了离心摆的拆装。离心摆的通过离心摆轴承安装于第一转子、第二转子之间，避免离心摆和第一转子、第二转子之间直接接触，降低因零件磨损报废的替换成本。进一步地，所述同步连接部包括分别设在所述第一转子和第二转子中部且可分离地的两环形凸台，所述两环形凸台的相对端面设置有可相互嵌套咬合的齿槽。进一步地，所述的离心摆包括一圆柱部、偏心地对称设置在所述圆柱部两端的偏心凸轴，所述偏心凸轴与离心摆轴承相配合。进一步地，所述第一转子和第二转子上沿周向设置有若干用于安装配重螺钉的螺纹孔，满足动平衡的需要。进一步地，所述的激励源底座、转接座、组合底座之间通过定位销和螺栓依次连为一体。相比现有技术，本发明的有益效果包括：本发明提供的实验台结构简单，占用空间小，拆装方便，亦便于改造、维护，有利于对离心摆式动力吸振器等的工作效果进行深入研究。附图说明图1为本发明实施例的模块化离心摆式动力吸振器实验台装配体的正等轴测图；图2为本发明实施例的模块化离心摆式动力吸振器实验台激励源；图3为本发明实施例的模块化离心摆式动力吸振器实验台激励源底座；图4为本发明实施例的模块化离心摆式动力吸振器实验台激励源底座剖视图；图5为本发明实施例的模块化离心摆式动力吸振器实验台转接模块结构示意图；图6为本发明实施例的模块化离心摆式动力吸振器实验台自由组合模块结构示意图；图7为本发明实施例的转子与离心摆的安装结构示意图；图8为本发明实施例的离心摆爆炸示意图；图9为本发明实施例的底座连接方式示意图。附图标注说明：1-电机，2-电机支架，3-十字轴万向联轴器，4-旋转座，5-指针，6-刻度盘，7-激励源底座，8-调节螺钉，9-支架，10-滑动轴承，11-转接轴，12-转接座，13-组合转轴，14-弹性联轴器，15-组合底座，16-转子连接头，17-第一转子，18-离心摆，19-第二转子，20-离心摆轴承；21-定位销，22-锁紧螺钉，23-旋转凸轴。具体实施方式为了更好地理解本发明，下面结合附图对本发明的实施例做进一步详细说明。如图1至图6所示，一种模块化离心摆式动力吸振器实验台，包括依次连接的激励源、转接模块和至少一个自由组合模块，所述的激励源包括：激励源底座7；旋转座4，角度可调地活动设置在所述激励源底座7上，以及电机1，通过电机支架2固定设置在所述旋转座4上；如图5所示，所述转接模块包括：转接座12；支架9，通过螺栓固定在所述转接座12上；滑动轴承10，固定在所述支架9上端；以及转接轴11，与所述滑动轴承10滑动配合，其一端通过十字轴万向联轴器3与所述电机1的输出轴驱动连接；所述自由组合模块包括：组合底座15，设置有若干用于安装支架和测量设备的螺纹孔；两支架9，相隔一定间距地固定设置在所述组合底座15上；以及固有频率可调的弹簧-质量系统，转动设置在所述两支架9上且一端与所述转接轴11的另一端驱动连接。本实施例中，验台利用十字轴万向联轴器3的不等速特性，生成二阶转速波动激励，并通过调节旋转座4的旋转角度来控制激励的幅值。转接模块的作用是增加支承的刚性，避免了十字轴万向联轴器3与自由组合模块中的弹性联轴器14直接相连，减小因十字轴万向联轴器3的轴线存在夹角而引起径向振动的可能。所述自由组合模块可根据使用需要调整拼接数量，以获得相应的自由度数，或通过少量的修改来获得其它形式的动力吸振器的实验台。为了满足一些测量需要，除了支架安装所需要的螺纹孔外，组合底座预留有少量螺纹孔，方便测量设备的安装。如图3和图4所示，所述激励源底座7的一端竖直设置有旋转圆孔，所述旋转座4对应端的底部下延地设置有与所述旋转圆孔转动配合的旋转凸轴23，所述旋转座4的中部设置有旋转座定位装置。所述的旋转座定位装置包括竖直穿设在所述激励源底座7中部的锁紧螺钉22，所述旋转座4中部对应地设置有与所述锁紧螺钉22相配合锁紧所述旋转座4的弧形槽，所述弧形槽的圆心位于所述旋转凸轴23的轴线上。如图3所示，所述旋转座4设置有旋转凸轴23的一端的上表面居中设置有指针5，所述激励源底座7设置有所述旋转圆孔的一端的上表面居中设置有与所述指针5相配合用于指示所述旋转座4转角的刻度盘6。本实施例中，位于旋转座4上的指针5及位于激励源底座7的刻度盘6用于测量旋转座4的旋转角度，结合电机1的转速，可求得二阶激励的幅值。另外，所述激励源底座7的两侧相对地设置有两螺纹孔，所述两螺纹孔内分别旋入设置有用于推动调节所述旋转座4转角的调节螺钉8，方便对所述旋转座4转角进行精确调整。所述紧定螺钉8用于方便调整旋转座4的旋转角度，而旋转座4的固定则由与激励源底座7相连的螺栓结构实现。如图6至图8所示，所述的固有频率可调的弹簧-质量系统包括：组合转轴13，转动地设置在所述两支架9上；弹性联轴器14，连接于所述组合转轴13与所述转接轴11的另一端之间；转子连接头16，通过键固定设置在所述组合转轴13上；第一转子17，套设在所述组合转轴13上，其外侧与转子连接头16固定连接，内侧的边缘沿周向设置有若干离心摆轴承20；第二转子18，同轴地套设在所述组合转轴13上，其内侧的边缘沿周向设置有若干与离心摆轴承20，所述第一转子17和第二转子18的两相对侧的边缘沿周向对应地设置有若干离心摆轴承20，两相对侧的中部可分离地设置有相互嵌套咬合的同步连接部；若干离心摆18，转动设置在所述第一转子17和第二转子18相对的两离心摆轴承20之间，所述的离心摆18包括一圆柱部、偏心地对称设置在所述圆柱部两端的偏心凸轴，所述偏心凸轴与离心摆轴承20相配合。本实施例中，所述弹性联轴器14与转子连接头16、第一转子17、第二转子19构成弹簧-质量系统，通过调整弹性联轴器14中的弹性体的刚度和转子连接头、第一转子、第二转子的转动惯量即可调整模块的固有频率。离心摆18安装于第一转子、第二转子之间，形成“三明治”结构，避免采用螺栓安装而带来的动不平衡量，减小动平衡的需求，拧开第一转子17的固定螺栓，即可使第一转子17、第二转子19分离，实现离心摆18的快速拆装，简化了离心摆的拆装过程。所述离心摆18的通过离心摆轴承20安装于第一转子、第二转子之间，避免所述离心摆18和第一转子、第二转子之间直接接触，降低因零件磨损报废的替换成本。如图7和图8所示，所述同步连接部包括分别设在所述第一转子17和第二转子18中部且可分离地的两环形凸台，所述两环形凸台的相对端面设置有可相互嵌套咬合的齿槽。进一步地，为满足动平衡的需要，所述第一转子17和第二转子19上沿周向设置有若干用于安装配重螺钉的螺纹孔，实验室可根据需要安装相应数量的配重螺钉。进一步地，如图1和图9所示，所述的激励源底座7、转接座12、组合底座15之间通过扁平的定位销21和螺栓依次连为一体，扁平的定位销21可实现快速对位，满足激励源底座7、转接座12、组合底座15之间的位置精度要求。下面以单自由度实验为例，上述实施例提供的模块化离心摆式动力吸振器实验台的使用步骤具体如下：第一步，利用扁平的销定位21将各需要拼接的模块定位，并通过螺栓固定连接；第二部，先把十字轴万向联轴器3的轴线的夹角调整为0，进行动平衡实验，既可以做单面动平衡，也可以做双面动平衡；第三步，通过相应的公式计算在预期转速波动下十字轴万向联轴器3的轴线的夹角，或者直接设定夹角，再计算相应的转速波动的幅值。旋转调节螺钉8，以推动旋转座4转动，并观察指针5和刻度盘6，以判断十字轴万向联轴器3的轴线的夹角是否达到预设值，若达到预设值，则利用与激励源底座7相连的锁紧螺钉22锁紧旋转座4；第四步，启动电机1，由常见的LMS测量设备等测量转速波动即可。上述实施例提供的实验台利用十字轴万向节联轴器的不等速特性生成二阶的转速波动激励，而弹性联轴器与转子构成的弹簧-质量系统则会在此二阶激励的作用下发生振动，包括在特定转速下的共振，相比于传统的动力吸振器，离心摆式动力吸振器能在全转速域内实现减振。上述实施例提供的实验台结构简单，占用空间小，拆装简便，亦便于改造、维护，有利于对离心摆式动力吸振器等的工作效果进行深入研究。以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

权利要求：1.一种模块化离心摆式动力吸振器实验台，其特征在于，包括依次连接的激励源、转接模块和至少一自由组合模块，所述的激励源包括：激励源底座7；旋转座4，角度可调地活动设置在所述激励源底座7上，以及电机1，通过电机支架2固定设置在所述旋转座4上；所述转接模块包括：转接座12；支架9，通过螺栓固定在所述转接座12上；滑动轴承10，固定在所述支架9上端；以及转接轴11，与所述滑动轴承10滑动配合，其一端通过十字轴万向联轴器3与所述电机1的输出轴驱动连接；所述自由组合模块包括：组合底座15，设置有若干用于安装支架和测量设备的螺纹孔；两支架9，通过螺钉相隔一定间距地固定设置在所述组合底座15上；以及固有频率可调的弹簧-质量系统，转动设置在所述两支架9上且一端与所述转接轴11的另一端驱动连接。2.根据权利要求1所述的模块化离心摆式动力吸振器实验台，其特征在于，所述激励源底座7的一端竖直设置有旋转圆孔，所述旋转座4对应端的底部下延地设置有与所述旋转圆孔转动配合的旋转凸轴23，所述旋转座4的中部设置有旋转座定位装置。3.根据权利要求2所述的模块化离心摆式动力吸振器实验台，其特征在于，所述的旋转座定位装置包括竖直穿设在所述激励源底座7中部的锁紧螺钉22，所述旋转座4中部对应地设置有与所述锁紧螺钉22相配合锁紧所述旋转座4的弧形槽，所述弧形槽的圆心位于所述旋转凸轴23的轴线上。4.根据权利要求2所述的模块化离心摆式动力吸振器实验台，其特征在于，所述旋转座4设置有旋转凸轴23的一端的上表面居中设置有指针5，所述激励源底座7设置有所述旋转圆孔的一端的上表面居中设置有与所述指针5相配合用于指示所述旋转座4转角的刻度盘6。5.根据权利要求2所述的模块化离心摆式动力吸振器实验台，其特征在于，所述激励源底座7的两侧相对地设置有两螺纹孔，所述两螺纹孔内分别旋入设置有用于推动调节所述旋转座4转角的调节螺钉8。6.根据权利要求1所述的模块化离心摆式动力吸振器实验台，其特征在于，所述的固有频率可调的弹簧-质量系统包括：组合转轴13，转动地设置在所述两支架9上；弹性联轴器14，连接于所述组合转轴13与所述转接轴11的另一端之间；转子连接头16，通过键固定设置在所述组合转轴13上；第一转子17，套设在所述组合转轴13上，其外侧与转子连接头16固定连接，内侧的边缘沿周向设置有若干离心摆轴承20；第二转子19，同轴地套设在所述组合转轴13上，其内侧的边缘沿周向设置有若干与离心摆轴承20，所述第一转子17和第二转子19的两相对侧的边缘沿周向对应地设置有若干离心摆轴承20，两相对侧的中部可分离地设置有相互嵌套咬合的同步连接部；若干离心摆18，转动设置在所述第一转子17和第二转子18相对的两离心摆轴承20之间。7.根据权利要求6所述的模块化离心摆式动力吸振器实验台，其特征在于，所述同步连接部包括分别设在所述第一转子17和第二转子19中部且可分离地的两环形凸台，所述两环形凸台的相对端面设置有可相互嵌套咬合的齿槽。8.根据权利要求6所述的模块化离心摆式动力吸振器实验台，其特征在于，所述的离心摆18包括一圆柱部、偏心地对称设置在所述圆柱部两端的偏心凸轴，所述偏心凸轴与离心摆轴承20相配合。9.根据权利要求6中任一项所述的模块化离心摆式动力吸振器实验台，其特征在于，所述第一转子17和第二转子19上沿周向设置有若干用于安装配重螺钉的螺纹孔。10.根据权利要求1至9中任一项所述的模块化离心摆式动力吸振器实验台，其特征在于，所述的激励源底座7、转接座12、组合底座15之间通过定位销21和螺栓依次连为一体。

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