雙質(zhì)量飛輪動(dòng)態(tài)特性試驗(yàn)方法的多維度探究與實(shí)踐一、引言1.1研究背景與意義在現(xiàn)代汽車(chē)及重型機(jī)械的傳動(dòng)系統(tǒng)中，雙質(zhì)量飛輪（Dual-MassFlywheel，DMF）扮演著不可或缺的角色。隨著汽車(chē)工業(yè)的迅猛發(fā)展以及人們對(duì)車(chē)輛駕駛舒適性和運(yùn)行平穩(wěn)性要求的日益提高，車(chē)輛的振動(dòng)與噪聲問(wèn)題成為了行業(yè)內(nèi)重點(diǎn)關(guān)注的焦點(diǎn)。發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，其運(yùn)動(dòng)部件的重力、往復(fù)慣性力以及氣缸內(nèi)氣體壓力的周期性變化，會(huì)使曲軸承受周期變化的作用力矩，進(jìn)而產(chǎn)生較大的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)。這種扭轉(zhuǎn)振動(dòng)倘若直接傳遞到汽車(chē)傳動(dòng)軸系，便會(huì)成為引發(fā)汽車(chē)振動(dòng)與噪聲的主要根源。傳統(tǒng)的扭振減振器由于空間受限，彈簧轉(zhuǎn)角較小，導(dǎo)致減振效果存在明顯的局限性。而雙質(zhì)量飛輪的出現(xiàn)，為解決這一難題提供了有效的途徑。雙質(zhì)量飛輪主要由兩個(gè)質(zhì)量塊以及連接它們的彈簧支撐結(jié)構(gòu)組成。第一個(gè)質(zhì)量塊與發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸相連，負(fù)責(zé)接收和傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力；第二個(gè)質(zhì)量塊則與變速箱相連，將動(dòng)力平穩(wěn)地傳遞至車(chē)輪。在這一過(guò)程中，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生扭矩波動(dòng)時(shí)，彈簧和阻尼器能夠吸收這些波動(dòng)，極大地減少了對(duì)變速箱和整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)的沖擊，從而顯著提升了車(chē)輛行駛的平穩(wěn)性。與傳統(tǒng)的單質(zhì)量飛輪相比，雙質(zhì)量飛輪在振動(dòng)和噪音控制方面表現(xiàn)更為出色。它可以幾乎完全隔離發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的扭振，過(guò)濾掉發(fā)動(dòng)機(jī)低速區(qū)域內(nèi)的不均衡性，為降低怠速轉(zhuǎn)速和使發(fā)動(dòng)機(jī)主要在低速區(qū)運(yùn)行創(chuàng)造了條件，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了整車(chē)燃油經(jīng)濟(jì)性的提升和噪聲的降低。雙質(zhì)量飛輪還能降低輸入軸的不平衡性，減少變速箱產(chǎn)生的負(fù)荷和應(yīng)力，幾乎完全消除傳統(tǒng)系統(tǒng)中高頻變速器的附加扭矩，使變速器能夠傳遞更高的靜力扭矩，尤其在柴油機(jī)應(yīng)用中效果顯著。鑒于雙質(zhì)量飛輪在傳動(dòng)系統(tǒng)中的關(guān)鍵作用，對(duì)其動(dòng)態(tài)特性的研究顯得尤為重要。雙質(zhì)量飛輪的動(dòng)態(tài)特性直接關(guān)系到傳動(dòng)系統(tǒng)的性能和可靠性，深入了解其動(dòng)態(tài)特性，有助于優(yōu)化傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，提高整個(gè)動(dòng)力系統(tǒng)的效率和穩(wěn)定性。通過(guò)研究雙質(zhì)量飛輪在不同工況下的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，如在發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)、停止、怠速以及正常行駛等過(guò)程中的表現(xiàn)，可以為傳動(dòng)系統(tǒng)的匹配和調(diào)校提供科學(xué)依據(jù)，確保各個(gè)部件之間的協(xié)同工作更加順暢，減少因振動(dòng)和沖擊導(dǎo)致的部件磨損和故障，從而延長(zhǎng)傳動(dòng)系統(tǒng)的使用壽命。然而，現(xiàn)有的雙質(zhì)量飛輪動(dòng)態(tài)測(cè)試方法大多集中在實(shí)驗(yàn)室條件下進(jìn)行，這些方法往往沒(méi)有充分考慮實(shí)際路面條件下的復(fù)雜工況。實(shí)際路面情況千差萬(wàn)別，車(chē)輛行駛過(guò)程中會(huì)面臨各種不同的路況，如顛簸路面、起伏路面、彎道等，這些因素都會(huì)對(duì)雙質(zhì)量飛輪的動(dòng)態(tài)特性產(chǎn)生影響。因此，研究能夠更真實(shí)反映實(shí)際工況的雙質(zhì)量飛輪動(dòng)態(tài)特性試驗(yàn)方法具有迫切的現(xiàn)實(shí)需求。新的試驗(yàn)方法不僅可以為雙質(zhì)量飛輪的研制和設(shè)計(jì)提供更準(zhǔn)確、全面的信息，推動(dòng)其技術(shù)的不斷發(fā)展和創(chuàng)新，還能為汽車(chē)及重型機(jī)械行業(yè)的發(fā)展提供有力的技術(shù)支持，促進(jìn)整個(gè)行業(yè)的進(jìn)步，具有極其重要的理論意義和工程應(yīng)用價(jià)值。1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀在國(guó)外，雙質(zhì)量飛輪動(dòng)態(tài)特性試驗(yàn)方法的研究起步較早，成果豐碩。Rienecker等人提出了基于力學(xué)建模和數(shù)值模擬的DMF動(dòng)態(tài)行為理論（DynamicsofDualMassFlywheels，DDMF）模型，該模型為深入研究DMF的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性提供了理論框架。通過(guò)力學(xué)建模，細(xì)致地分析了雙質(zhì)量飛輪各部件之間的力學(xué)關(guān)系，數(shù)值模擬則使在不同工況下對(duì)其動(dòng)態(tài)響應(yīng)的預(yù)測(cè)成為可能，為后續(xù)的試驗(yàn)研究和實(shí)際應(yīng)用奠定了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。Fressengeas等人建立的數(shù)學(xué)模型，能夠較為準(zhǔn)確地計(jì)算DMF的動(dòng)態(tài)特性。此模型充分考慮了雙質(zhì)量飛輪的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及工作過(guò)程中的各種物理參數(shù)，通過(guò)數(shù)學(xué)運(yùn)算，清晰地展現(xiàn)出雙質(zhì)量飛輪在不同輸入轉(zhuǎn)矩下輸出轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系，對(duì)理解其動(dòng)態(tài)特性的內(nèi)在機(jī)制具有重要意義。在試驗(yàn)研究方面，國(guó)外學(xué)者開(kāi)展了大量的臺(tái)架試驗(yàn)。他們利用先進(jìn)的設(shè)備和技術(shù)，對(duì)雙質(zhì)量飛輪在不同扭矩、不同頻率激勵(lì)下的扭轉(zhuǎn)剛度和阻尼等參數(shù)進(jìn)行精確測(cè)量，深入探究這些參數(shù)的動(dòng)態(tài)變化規(guī)律。通過(guò)在臺(tái)架試驗(yàn)中模擬各種實(shí)際工況，如發(fā)動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、停止、怠速以及正常行駛等狀態(tài)，獲取了豐富的數(shù)據(jù)，為雙質(zhì)量飛輪的優(yōu)化設(shè)計(jì)和性能提升提供了有力的數(shù)據(jù)支持。國(guó)內(nèi)對(duì)雙質(zhì)量飛輪動(dòng)態(tài)特性試驗(yàn)方法的研究相對(duì)起步較晚，但近年來(lái)也取得了顯著的進(jìn)展。陸奕聰、莫?jiǎng)︿h對(duì)汽車(chē)用雙質(zhì)量飛輪的動(dòng)力學(xué)特性展開(kāi)研究，通過(guò)理論分析和仿真計(jì)算，深入探討了雙質(zhì)量飛輪的動(dòng)力學(xué)原理和特性，為后續(xù)的試驗(yàn)研究提供了重要的理論參考。王珂對(duì)汽車(chē)雙質(zhì)量飛輪的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了分析總結(jié)，梳理了國(guó)內(nèi)外研究的脈絡(luò)，明確了國(guó)內(nèi)研究的方向和重點(diǎn)，對(duì)推動(dòng)國(guó)內(nèi)相關(guān)研究的發(fā)展具有積極的指導(dǎo)作用。陳志強(qiáng)、曹旭建、王文琳則專(zhuān)注于雙質(zhì)量飛輪動(dòng)態(tài)特性分析，從理論和試驗(yàn)兩個(gè)層面入手，深入剖析了雙質(zhì)量飛輪在不同工況下的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。在理論研究中，他們建立了數(shù)學(xué)模型，通過(guò)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)耐茖?dǎo)和計(jì)算，揭示了雙質(zhì)量飛輪的動(dòng)態(tài)特性規(guī)律；在試驗(yàn)研究中，他們搭建試驗(yàn)臺(tái)架，對(duì)雙質(zhì)量飛輪進(jìn)行實(shí)際測(cè)試，將理論與實(shí)踐相結(jié)合，使研究成果更具可靠性和實(shí)用性。在整車(chē)試驗(yàn)方面，國(guó)內(nèi)學(xué)者以整車(chē)為扭振試驗(yàn)對(duì)象，對(duì)雙質(zhì)量飛輪的扭振特性進(jìn)行研究。通過(guò)在實(shí)際車(chē)輛上安裝雙質(zhì)量飛輪，并在各種行駛工況下進(jìn)行測(cè)試，如在不同路面條件、不同行駛速度下，測(cè)量車(chē)輛傳動(dòng)系統(tǒng)的扭振情況，分析雙質(zhì)量飛輪的減振效果。研究結(jié)果表明，經(jīng)雙質(zhì)量飛輪減振后，車(chē)輛傳動(dòng)系的低頻共振區(qū)處于汽車(chē)怠速轉(zhuǎn)速以下，且扭振振幅得到了明顯衰減，有力地驗(yàn)證了雙質(zhì)量飛輪對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)軸端扭振具有良好的抑制作用。盡管?chē)?guó)內(nèi)外在雙質(zhì)量飛輪動(dòng)態(tài)特性試驗(yàn)方法研究上已取得了一定的成果，但仍存在一些不足之處?，F(xiàn)有研究大多集中在實(shí)驗(yàn)室條件下的臺(tái)架試驗(yàn)，雖然臺(tái)架試驗(yàn)具有可控性好、可重復(fù)性高的優(yōu)點(diǎn)，但它難以完全模擬實(shí)際路面條件下的復(fù)雜工況。實(shí)際路面狀況千差萬(wàn)別，車(chē)輛行駛過(guò)程中會(huì)面臨各種不確定因素，如不同的路面粗糙度、坡度、彎道等，這些因素都會(huì)對(duì)雙質(zhì)量飛輪的動(dòng)態(tài)特性產(chǎn)生顯著影響，而目前的研究在這方面的考慮還不夠充分。此外，對(duì)于雙質(zhì)量飛輪在極端工況下的動(dòng)態(tài)特性研究也相對(duì)較少，如在高溫、低溫、高負(fù)荷等特殊環(huán)境下，雙質(zhì)量飛輪的性能表現(xiàn)和可靠性如何，還需要進(jìn)一步深入研究。1.3研究?jī)?nèi)容與方法本研究將圍繞雙質(zhì)量飛輪動(dòng)態(tài)特性試驗(yàn)方法展開(kāi)全面而深入的探索，研究?jī)?nèi)容涵蓋多個(gè)關(guān)鍵方面。首先是試驗(yàn)原理與模型建立，深入剖析雙質(zhì)量飛輪的工作原理，從力學(xué)和動(dòng)力學(xué)的角度出發(fā)，建立精確的數(shù)學(xué)模型。通過(guò)對(duì)雙質(zhì)量飛輪內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作過(guò)程的詳細(xì)分析，明確各部件之間的力學(xué)關(guān)系，利用數(shù)學(xué)公式準(zhǔn)確描述其動(dòng)態(tài)特性，為后續(xù)的試驗(yàn)研究和結(jié)果分析奠定堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。在試驗(yàn)方法研究方面，本研究將突破傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室臺(tái)架試驗(yàn)限制，不僅開(kāi)展常規(guī)的臺(tái)架試驗(yàn)，精確測(cè)量雙質(zhì)量飛輪在不同扭矩、不同頻率激勵(lì)下的扭轉(zhuǎn)剛度和阻尼等參數(shù)，深入探究這些參數(shù)的動(dòng)態(tài)變化規(guī)律；還將重點(diǎn)研究基于實(shí)際路面工況的試驗(yàn)方法。通過(guò)在實(shí)際車(chē)輛上安裝雙質(zhì)量飛輪，并在各種真實(shí)的路面條件下進(jìn)行測(cè)試，如在顛簸路面、起伏路面、彎道等不同路況下，以及發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)、停止、怠速和正常行駛等不同工況下，全面采集雙質(zhì)量飛輪的動(dòng)態(tài)響應(yīng)數(shù)據(jù)。對(duì)于試驗(yàn)結(jié)果分析，本研究將運(yùn)用多種數(shù)據(jù)分析方法，深入挖掘試驗(yàn)數(shù)據(jù)背后的信息。通過(guò)對(duì)不同工況下雙質(zhì)量飛輪動(dòng)態(tài)特性數(shù)據(jù)的對(duì)比分析，明確其在不同條件下的性能表現(xiàn)差異，找出影響其動(dòng)態(tài)特性的關(guān)鍵因素。建立數(shù)據(jù)分析模型，對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合和預(yù)測(cè)，進(jìn)一步驗(yàn)證和完善數(shù)學(xué)模型，為雙質(zhì)量飛輪的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供有力的數(shù)據(jù)支持。研究還將拓展雙質(zhì)量飛輪動(dòng)態(tài)特性試驗(yàn)方法的應(yīng)用，將研究成果應(yīng)用于雙質(zhì)量飛輪的優(yōu)化設(shè)計(jì)，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果和分析結(jié)論，對(duì)雙質(zhì)量飛輪的結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化，如改變彈簧剛度、阻尼系數(shù)、飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量等，以提高其減振性能和可靠性。同時(shí)，將該試驗(yàn)方法推廣到其他相關(guān)領(lǐng)域，為汽車(chē)及重型機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和優(yōu)化提供參考，推動(dòng)整個(gè)行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步。為了實(shí)現(xiàn)上述研究?jī)?nèi)容，本研究將綜合運(yùn)用多種研究方法。在理論分析方面，通過(guò)查閱大量國(guó)內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)資料，深入研究雙質(zhì)量飛輪的工作原理、力學(xué)模型和動(dòng)態(tài)特性理論，為試驗(yàn)研究提供堅(jiān)實(shí)的理論依據(jù)。運(yùn)用數(shù)學(xué)分析方法，建立雙質(zhì)量飛輪的數(shù)學(xué)模型，對(duì)其動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行理論推導(dǎo)和計(jì)算，預(yù)測(cè)其在不同工況下的性能表現(xiàn)。在試驗(yàn)研究方面，搭建先進(jìn)的試驗(yàn)臺(tái)架，利用高精度的傳感器和測(cè)試設(shè)備，進(jìn)行雙質(zhì)量飛輪的臺(tái)架試驗(yàn)，精確測(cè)量其各項(xiàng)動(dòng)態(tài)參數(shù)。開(kāi)展實(shí)際路面試驗(yàn)，在真實(shí)的車(chē)輛行駛環(huán)境中，對(duì)雙質(zhì)量飛輪的動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行測(cè)試和驗(yàn)證，確保試驗(yàn)結(jié)果的真實(shí)性和可靠性。研究還將采用仿真模擬的方法，運(yùn)用專(zhuān)業(yè)的仿真軟件，建立雙質(zhì)量飛輪的虛擬模型，對(duì)其在不同工況下的動(dòng)態(tài)響應(yīng)進(jìn)行仿真分析。通過(guò)仿真模擬，可以在試驗(yàn)前對(duì)不同的設(shè)計(jì)方案和工況進(jìn)行預(yù)演，提前評(píng)估雙質(zhì)量飛輪的性能，為試驗(yàn)方案的制定和優(yōu)化提供參考，同時(shí)也可以減少試驗(yàn)次數(shù)，降低研究成本。將仿真結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，驗(yàn)證仿真模型的準(zhǔn)確性和可靠性，進(jìn)一步完善仿真模型和試驗(yàn)方法。二、雙質(zhì)量飛輪的工作原理與結(jié)構(gòu)特點(diǎn)2.1工作原理剖析雙質(zhì)量飛輪的工作原理基于對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)和噪聲產(chǎn)生機(jī)制的深入理解，以及對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)特性的優(yōu)化需求。發(fā)動(dòng)機(jī)在工作過(guò)程中，其內(nèi)部的活塞做往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，曲柄連桿機(jī)構(gòu)將這種往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。然而，由于活塞的往復(fù)慣性力、氣缸內(nèi)氣體壓力的周期性變化以及運(yùn)動(dòng)部件的重力等因素的綜合作用，使得曲軸承受著周期變化的作用力矩，從而產(chǎn)生較大的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)。這種扭轉(zhuǎn)振動(dòng)如果直接傳遞到汽車(chē)的傳動(dòng)軸系，會(huì)引發(fā)一系列問(wèn)題，如汽車(chē)的振動(dòng)加劇、噪聲增大，甚至?xí)绊懙絺鲃?dòng)系統(tǒng)零部件的壽命和可靠性。雙質(zhì)量飛輪通過(guò)巧妙的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，將傳統(tǒng)的單一飛輪拆分為兩個(gè)質(zhì)量塊，即初級(jí)飛輪和次級(jí)飛輪，并在它們之間安裝了彈簧減振系統(tǒng)，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的有效衰減和對(duì)噪聲的降低。具體而言，初級(jí)飛輪與發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸緊密相連，它直接接收發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的動(dòng)力和扭矩，同時(shí)也承載著發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)。次級(jí)飛輪則與變速箱輸入軸相連，其主要作用是將經(jīng)過(guò)減振處理后的動(dòng)力平穩(wěn)地傳遞給變速箱，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)車(chē)輛行駛。在發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，當(dāng)曲軸產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)振動(dòng)，初級(jí)飛輪會(huì)隨之振動(dòng)。由于初級(jí)飛輪和次級(jí)飛輪之間通過(guò)彈簧減振系統(tǒng)連接，彈簧具有一定的彈性和變形能力。當(dāng)初級(jí)飛輪的振動(dòng)傳遞到彈簧時(shí)，彈簧會(huì)發(fā)生拉伸或壓縮變形，通過(guò)這種變形來(lái)吸收和儲(chǔ)存部分振動(dòng)能量，從而減緩振動(dòng)的傳遞速度和幅度。彈簧的彈性還使得初級(jí)飛輪和次級(jí)飛輪之間能夠產(chǎn)生相對(duì)的角位移，進(jìn)一步分散和緩沖振動(dòng)。阻尼器的作用也不可忽視。在雙質(zhì)量飛輪中，阻尼器通常采用摩擦阻尼或液力阻尼等形式。當(dāng)彈簧在振動(dòng)過(guò)程中發(fā)生變形時(shí)，阻尼器會(huì)產(chǎn)生阻尼力，這個(gè)阻尼力與彈簧的運(yùn)動(dòng)方向相反，能夠消耗彈簧振動(dòng)的能量，使振動(dòng)迅速衰減。通過(guò)阻尼器的作用，雙質(zhì)量飛輪可以更有效地抑制振動(dòng)的持續(xù)時(shí)間和幅度，提高減振效果。以汽車(chē)在怠速工況下為例，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速較低，此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩波動(dòng)相對(duì)較大，容易產(chǎn)生明顯的振動(dòng)和噪聲。雙質(zhì)量飛輪的彈簧減振系統(tǒng)能夠充分發(fā)揮作用，彈簧的彈性變形吸收了發(fā)動(dòng)機(jī)的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)能量，阻尼器則迅速消耗這些能量，使得傳遞到變速箱的振動(dòng)大幅減小，從而有效降低了怠速時(shí)的振動(dòng)和噪聲，提高了車(chē)輛的舒適性。在汽車(chē)加速或爬坡等需要較大扭矩的工況下，發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的扭矩會(huì)突然增加，產(chǎn)生較大的沖擊。雙質(zhì)量飛輪的彈簧可以通過(guò)自身的變形來(lái)緩沖這種沖擊，避免過(guò)大的扭矩瞬間傳遞到變速箱，保護(hù)了傳動(dòng)系統(tǒng)的零部件。雙質(zhì)量飛輪的工作原理是基于分離物體質(zhì)量和利用彈簧減振系統(tǒng)的特性，通過(guò)吸收、緩沖和消耗發(fā)動(dòng)機(jī)的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)能量，實(shí)現(xiàn)對(duì)振動(dòng)的有效衰減和對(duì)噪聲的降低，從而提高了汽車(chē)傳動(dòng)系統(tǒng)的性能和車(chē)輛的舒適性、可靠性。2.2結(jié)構(gòu)組成與關(guān)鍵部件雙質(zhì)量飛輪的基本結(jié)構(gòu)由初級(jí)質(zhì)量、次級(jí)質(zhì)量以及連接它們的彈簧減振器等關(guān)鍵部件構(gòu)成，這些部件相互協(xié)作，共同實(shí)現(xiàn)了雙質(zhì)量飛輪在汽車(chē)傳動(dòng)系統(tǒng)中的重要功能。初級(jí)質(zhì)量，也被稱(chēng)為第一質(zhì)量，通常與發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸緊密相連，其作用如同傳統(tǒng)飛輪，在發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)階段，它協(xié)助起動(dòng)機(jī)帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸旋轉(zhuǎn)，使發(fā)動(dòng)機(jī)順利啟動(dòng)。在發(fā)動(dòng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，初級(jí)質(zhì)量承擔(dān)著傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)扭矩的關(guān)鍵任務(wù)，將發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的動(dòng)力高效地傳遞出去。它就像是動(dòng)力傳輸?shù)钠瘘c(diǎn)，其性能和穩(wěn)定性直接影響著整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)的工作效率。為了確保能夠穩(wěn)定地接收和傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力，初級(jí)質(zhì)量通常采用高強(qiáng)度的金屬材料制造，以承受發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)產(chǎn)生的巨大扭矩和沖擊力。在一些高性能發(fā)動(dòng)機(jī)中，初級(jí)質(zhì)量的設(shè)計(jì)還會(huì)考慮到輕量化和動(dòng)力學(xué)平衡，通過(guò)優(yōu)化結(jié)構(gòu)和材料選擇，減少自身的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，提高響應(yīng)速度，同時(shí)保證在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)的穩(wěn)定性。次級(jí)質(zhì)量，即第二質(zhì)量，位于傳動(dòng)系變速器一側(cè)，主要功能是提高變速器的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。它與離合器殼體相連，在動(dòng)力傳輸過(guò)程中，起到了緩沖和穩(wěn)定的作用。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩發(fā)生波動(dòng)時(shí)，次級(jí)質(zhì)量能夠利用自身較大的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，減小變速器輸入軸的轉(zhuǎn)速波動(dòng)，使傳遞到變速器的動(dòng)力更加平穩(wěn)，從而降低變速器內(nèi)部齒輪的沖擊和磨損，延長(zhǎng)變速器的使用壽命。次級(jí)質(zhì)量的設(shè)計(jì)也需要綜合考慮多個(gè)因素，如轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的大小、質(zhì)量分布的均勻性等。轉(zhuǎn)動(dòng)慣量過(guò)大，會(huì)導(dǎo)致車(chē)輛在加速和減速時(shí)的響應(yīng)變慢；轉(zhuǎn)動(dòng)慣量過(guò)小，則無(wú)法有效起到緩沖和穩(wěn)定的作用。因此，需要根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的特性和車(chē)輛的使用要求，精確設(shè)計(jì)次級(jí)質(zhì)量的參數(shù)。在一些高級(jí)轎車(chē)中，會(huì)采用特殊的材料和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使次級(jí)質(zhì)量在保證轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的同時(shí)，盡可能減輕自身重量，提高車(chē)輛的燃油經(jīng)濟(jì)性和動(dòng)力性能。彈簧減振器是連接初級(jí)質(zhì)量和次級(jí)質(zhì)量的核心部件，也是雙質(zhì)量飛輪實(shí)現(xiàn)減振降噪功能的關(guān)鍵所在。它通常由一組或多組彈簧以及阻尼裝置組成。彈簧在雙質(zhì)量飛輪中起著至關(guān)重要的彈性緩沖作用。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)振動(dòng)時(shí)，初級(jí)質(zhì)量會(huì)隨之振動(dòng)，這種振動(dòng)通過(guò)彈簧傳遞給次級(jí)質(zhì)量。由于彈簧具有彈性，它會(huì)在振動(dòng)過(guò)程中發(fā)生拉伸或壓縮變形，從而吸收和儲(chǔ)存部分振動(dòng)能量，減緩振動(dòng)的傳遞速度和幅度。在發(fā)動(dòng)機(jī)怠速工況下，轉(zhuǎn)速較低，扭矩波動(dòng)相對(duì)較大，彈簧可以通過(guò)自身的變形有效地緩沖這些波動(dòng)，減少振動(dòng)對(duì)變速器的影響。在汽車(chē)加速或爬坡等需要較大扭矩的工況下，彈簧能夠承受較大的力，通過(guò)變形來(lái)緩沖發(fā)動(dòng)機(jī)輸出扭矩的突然增加，避免過(guò)大的扭矩瞬間傳遞到變速器，保護(hù)傳動(dòng)系統(tǒng)的零部件。阻尼裝置則與彈簧協(xié)同工作，進(jìn)一步增強(qiáng)減振效果。阻尼裝置通過(guò)產(chǎn)生阻尼力，消耗振動(dòng)能量，使振動(dòng)迅速衰減。常見(jiàn)的阻尼形式有摩擦阻尼和液力阻尼等。摩擦阻尼是利用兩個(gè)相對(duì)運(yùn)動(dòng)的物體表面之間的摩擦力來(lái)消耗能量，例如在彈簧與其他部件的接觸面上設(shè)置摩擦片，當(dāng)彈簧振動(dòng)時(shí)，摩擦片之間產(chǎn)生摩擦力，將振動(dòng)能量轉(zhuǎn)化為熱能散發(fā)出去。液力阻尼則是利用液體的粘性阻力來(lái)實(shí)現(xiàn)阻尼作用，通過(guò)在密封的腔體內(nèi)填充液體，當(dāng)部件振動(dòng)時(shí)，液體在腔體內(nèi)流動(dòng)產(chǎn)生阻力，從而消耗振動(dòng)能量。阻尼裝置的參數(shù)設(shè)計(jì)也非常關(guān)鍵，阻尼力過(guò)大，會(huì)導(dǎo)致彈簧的緩沖作用無(wú)法充分發(fā)揮，影響雙質(zhì)量飛輪的減振效果；阻尼力過(guò)小，則無(wú)法有效消耗振動(dòng)能量，振動(dòng)衰減不明顯。因此，需要根據(jù)雙質(zhì)量飛輪的工作要求和實(shí)際工況，精確調(diào)整阻尼裝置的參數(shù)，以達(dá)到最佳的減振效果。在實(shí)際應(yīng)用中，不同類(lèi)型的雙質(zhì)量飛輪在結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)上可能會(huì)有所差異，但總體上都離不開(kāi)初級(jí)質(zhì)量、次級(jí)質(zhì)量和彈簧減振器這三個(gè)關(guān)鍵部件。這些部件之間相互配合、相互影響，共同決定了雙質(zhì)量飛輪的性能和工作效果。只有深入了解它們的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和工作原理，才能更好地進(jìn)行雙質(zhì)量飛輪的設(shè)計(jì)、優(yōu)化和應(yīng)用，提高汽車(chē)傳動(dòng)系統(tǒng)的性能和可靠性。2.3常見(jiàn)類(lèi)型與應(yīng)用場(chǎng)景在汽車(chē)及重型機(jī)械領(lǐng)域，雙質(zhì)量飛輪的類(lèi)型豐富多樣，不同類(lèi)型的雙質(zhì)量飛輪在結(jié)構(gòu)和性能上存在差異，以適應(yīng)不同的車(chē)輛類(lèi)型和復(fù)雜多變的工況需求。周向長(zhǎng)弧型彈簧式雙質(zhì)量飛輪是目前世界上極具代表性的類(lèi)型之一，由德國(guó)公司研發(fā)并應(yīng)用廣泛。其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)在于主次級(jí)之間采用長(zhǎng)弧形螺旋彈簧連接。這種長(zhǎng)弧形彈簧的長(zhǎng)度較大，使得彈簧剛度可以設(shè)計(jì)得相對(duì)較低。較低的彈簧剛度意味著兩飛輪間的相對(duì)轉(zhuǎn)角能夠增大，從而顯著提高了隔振性能。通過(guò)巧妙地嵌套不同弧長(zhǎng)和直徑的彈簧，還能夠?qū)崿F(xiàn)多級(jí)彈簧特性。在發(fā)動(dòng)機(jī)怠速工況下，轉(zhuǎn)速較低且扭矩波動(dòng)較大，此時(shí)低剛度的彈簧可以充分發(fā)揮彈性緩沖作用，有效吸收和減緩振動(dòng)，降低噪聲。而在正常行駛工況下，當(dāng)需要傳遞較大扭矩時(shí)，通過(guò)不同彈簧的組合作用，能夠滿(mǎn)足動(dòng)力傳遞的需求，同時(shí)保持良好的減振效果。由于其出色的隔振性能和對(duì)不同工況的適應(yīng)性，周向長(zhǎng)弧型彈簧式雙質(zhì)量飛輪在中高端轎車(chē)和部分對(duì)舒適性要求較高的商用車(chē)上得到了廣泛應(yīng)用。在一些豪華轎車(chē)中，為了提供極致的駕乘舒適性，采用這種類(lèi)型的雙質(zhì)量飛輪，能夠有效地隔離發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)和噪聲，使車(chē)內(nèi)環(huán)境更加安靜、舒適。周向短彈簧式雙質(zhì)量飛輪的結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)離合器內(nèi)的扭振減震器有相似之處，主次級(jí)飛輪間通過(guò)多組短彈簧相連。通過(guò)精心設(shè)計(jì)不同組彈簧的剛度和作用時(shí)間，可以實(shí)現(xiàn)多級(jí)非線性的扭轉(zhuǎn)特性。這種類(lèi)型的雙質(zhì)量飛輪能夠根據(jù)不同的工況，如車(chē)輛的加速、減速、爬坡等，靈活地調(diào)整彈簧的工作狀態(tài)，從而有效地應(yīng)對(duì)各種扭矩變化和振動(dòng)情況。然而，周向短彈簧式雙質(zhì)量飛輪也存在一些局限性。其結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，零件數(shù)量較多，這不僅增加了生產(chǎn)裝配的難度，還提高了制造成本。由于彈簧數(shù)量多且分布復(fù)雜，在長(zhǎng)期使用過(guò)程中，彈簧的磨損和疲勞問(wèn)題相對(duì)較為突出，需要更頻繁的維護(hù)和更換。盡管存在這些缺點(diǎn)，但由于其獨(dú)特的多級(jí)非線性扭轉(zhuǎn)特性，在一些對(duì)動(dòng)力傳遞要求較高、工況較為復(fù)雜的車(chē)輛，如高性能跑車(chē)和特種作業(yè)車(chē)輛中，周向短彈簧式雙質(zhì)量飛輪仍然具有一定的應(yīng)用價(jià)值。在高性能跑車(chē)中，需要雙質(zhì)量飛輪能夠快速響應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩變化，周向短彈簧式雙質(zhì)量飛輪的多級(jí)非線性特性可以滿(mǎn)足這一需求，確保在高速行駛和激烈駕駛時(shí)，動(dòng)力傳遞的平穩(wěn)性和可靠性。除了上述兩種常見(jiàn)類(lèi)型，還有一些其他類(lèi)型的雙質(zhì)量飛輪。如帶有離心擺式吸振器的雙質(zhì)量飛輪，這種類(lèi)型的雙質(zhì)量飛輪是在傳統(tǒng)雙質(zhì)量飛輪的基礎(chǔ)上，集成了離心擺式吸振器。離心擺的有效剛度由運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的離心力產(chǎn)生，能夠根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和振動(dòng)頻率，自動(dòng)調(diào)整吸振效果。在發(fā)動(dòng)機(jī)特定的激勵(lì)階次下，如點(diǎn)火頻率對(duì)應(yīng)的振動(dòng)，離心擺式吸振器可以有效地吸收振動(dòng)能量，進(jìn)一步降低傳動(dòng)系統(tǒng)的振動(dòng)和噪聲。這種類(lèi)型的雙質(zhì)量飛輪在一些對(duì)振動(dòng)和噪聲要求極高的高檔轎車(chē)以及部分混合動(dòng)力汽車(chē)中得到應(yīng)用。在混合動(dòng)力汽車(chē)中，發(fā)動(dòng)機(jī)和電機(jī)的協(xié)同工作會(huì)產(chǎn)生復(fù)雜的振動(dòng)和扭矩波動(dòng)，帶有離心擺式吸振器的雙質(zhì)量飛輪能夠更好地應(yīng)對(duì)這種情況，提高車(chē)輛的整體性能和舒適性。不同類(lèi)型的雙質(zhì)量飛輪在實(shí)際應(yīng)用中，根據(jù)車(chē)輛的類(lèi)型、發(fā)動(dòng)機(jī)的特性以及工況的需求進(jìn)行選擇。周向長(zhǎng)弧型彈簧式雙質(zhì)量飛輪憑借其良好的隔振性能和對(duì)不同工況的適應(yīng)性，在追求舒適性的車(chē)輛中占據(jù)主導(dǎo)地位；周向短彈簧式雙質(zhì)量飛輪以其獨(dú)特的多級(jí)非線性扭轉(zhuǎn)特性，在對(duì)動(dòng)力傳遞要求苛刻的車(chē)輛中發(fā)揮著重要作用；而帶有離心擺式吸振器的雙質(zhì)量飛輪則為滿(mǎn)足更高的振動(dòng)和噪聲控制要求提供了新的解決方案。隨著汽車(chē)和重型機(jī)械技術(shù)的不斷發(fā)展，雙質(zhì)量飛輪的類(lèi)型和應(yīng)用場(chǎng)景也將不斷拓展和優(yōu)化，以滿(mǎn)足日益增長(zhǎng)的性能需求。三、雙質(zhì)量飛輪動(dòng)態(tài)特性試驗(yàn)的理論基礎(chǔ)3.1動(dòng)力學(xué)原理基于機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)，構(gòu)建雙質(zhì)量飛輪的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)模型是深入研究其動(dòng)態(tài)特性的關(guān)鍵。在汽車(chē)傳動(dòng)系統(tǒng)中，雙質(zhì)量飛輪起著至關(guān)重要的作用，它主要由初級(jí)飛輪、次級(jí)飛輪以及連接它們的彈簧減振器構(gòu)成。為了便于分析，將雙質(zhì)量飛輪簡(jiǎn)化為一個(gè)二自由度的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)系統(tǒng)，其中初級(jí)飛輪與發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸相連，可視為一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為J_1的剛體，它接收發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的扭矩T_1；次級(jí)飛輪與變速箱輸入軸相連，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為J_2，負(fù)載輸出扭矩為T(mén)_2；彈簧減振器則用扭轉(zhuǎn)剛度K和阻尼系數(shù)C來(lái)描述其力學(xué)特性。根據(jù)牛頓第二定律，對(duì)于這個(gè)二自由度扭轉(zhuǎn)振動(dòng)系統(tǒng)，可列出如下運(yùn)動(dòng)方程：\begin{cases}J_1\ddot{\theta}_1=T_1-T_t-C(\dot{\theta}_1-\dot{\theta}_2)-K(\theta_1-\theta_2)\\J_2\ddot{\theta}_2=T_t-T_2+C(\dot{\theta}_1-\dot{\theta}_2)+K(\theta_1-\theta_2)\end{cases}其中，\theta_1和\theta_2分別表示初級(jí)飛輪和次級(jí)飛輪的扭轉(zhuǎn)角，\dot{\theta}_1和\dot{\theta}_2為它們的角速度，\ddot{\theta}_1和\ddot{\theta}_2是角加速度，T_t為彈簧減振器傳遞的扭矩。為了求解上述方程，以外部激勵(lì)為簡(jiǎn)諧激振為例，設(shè)系統(tǒng)外部激振頻率為\omega，主、副飛輪扭角振幅分別為A_1、A_2，振動(dòng)位移相位角為\varphi_1、\varphi_2，激振力矩相位角為\phi_1、\phi_2。將\theta_1=A_1\sin(\omegat+\varphi_1)，\theta_2=A_2\sin(\omegat+\varphi_2)代入運(yùn)動(dòng)方程，經(jīng)過(guò)一系列的數(shù)學(xué)推導(dǎo)和化簡(jiǎn)（利用三角函數(shù)的性質(zhì)和運(yùn)算規(guī)則，如\sin(A+B)=\sinA\cosB+\cosA\sinB等，對(duì)代入后的方程進(jìn)行展開(kāi)、合并同類(lèi)項(xiàng)等操作），可得到扭轉(zhuǎn)振動(dòng)角度的數(shù)學(xué)解析式。這里為了方便理解，假設(shè)\varphi_1=\varphi_2=0（即只考慮同相位的情況，不影響對(duì)基本原理的闡述），經(jīng)過(guò)推導(dǎo)可得：\begin{align*}A_1&=\frac{\vertT_1-T_2\vert}{\sqrt{((K-J_1\omega^2)^2+(C\omega)^2)}}\\A_2&=\frac{\vertT_1-T_2\vert}{\sqrt{((K-J_2\omega^2)^2+(C\omega)^2)}}\end{align*}在這個(gè)數(shù)學(xué)模型中，各個(gè)參數(shù)都具有明確的物理意義和重要影響。轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J_1和J_2直接關(guān)系到飛輪存儲(chǔ)和釋放能量的能力。較大的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量意味著飛輪具有更強(qiáng)的保持原有運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的能力，能夠在發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩波動(dòng)時(shí)起到緩沖作用，減少振動(dòng)的傳遞。在發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)瞬間，初級(jí)飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J_1可以幫助平穩(wěn)地克服發(fā)動(dòng)機(jī)的初始阻力，使啟動(dòng)過(guò)程更加順暢；在車(chē)輛行駛過(guò)程中，次級(jí)飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J_2能穩(wěn)定變速箱輸入軸的轉(zhuǎn)速，降低轉(zhuǎn)速波動(dòng)。扭轉(zhuǎn)剛度K決定了彈簧減振器抵抗扭轉(zhuǎn)變形的能力。當(dāng)K值較大時(shí)，彈簧較硬，能夠快速傳遞較大的扭矩，但對(duì)低頻振動(dòng)的隔離效果相對(duì)較差；當(dāng)K值較小時(shí)，彈簧較軟，在低頻段具有更好的減振性能，能夠有效地吸收和減緩發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的低頻扭轉(zhuǎn)振動(dòng)，降低振動(dòng)對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)的影響，但在傳遞大扭矩時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)較大的變形。在發(fā)動(dòng)機(jī)怠速工況下，轉(zhuǎn)速較低，扭矩波動(dòng)相對(duì)較大，此時(shí)較小的扭轉(zhuǎn)剛度K可以使彈簧更好地發(fā)揮彈性緩沖作用，有效隔離振動(dòng)，降低車(chē)內(nèi)噪聲；而在高速行駛或需要較大扭矩輸出的工況下，適當(dāng)增大扭轉(zhuǎn)剛度K，可以確保動(dòng)力的有效傳遞。阻尼系數(shù)C則體現(xiàn)了阻尼裝置消耗振動(dòng)能量的能力。阻尼的存在使得振動(dòng)在傳播過(guò)程中不斷衰減，從而抑制共振的發(fā)生。較大的阻尼系數(shù)C能夠更快地消耗振動(dòng)能量，使振動(dòng)迅速衰減，但同時(shí)也可能會(huì)增加系統(tǒng)的能量損耗，影響傳動(dòng)效率；較小的阻尼系數(shù)C雖然能量損耗較小，但減振效果可能不夠理想。在實(shí)際應(yīng)用中，需要根據(jù)具體的工況和性能要求，合理選擇阻尼系數(shù)C，以達(dá)到最佳的減振效果。在車(chē)輛行駛過(guò)程中遇到突發(fā)的振動(dòng)時(shí)，合適的阻尼系數(shù)C可以使雙質(zhì)量飛輪迅速消耗振動(dòng)能量，避免振動(dòng)持續(xù)傳遞，提高車(chē)輛的行駛穩(wěn)定性和舒適性。通過(guò)對(duì)雙質(zhì)量飛輪扭轉(zhuǎn)振動(dòng)模型及其數(shù)學(xué)解析式的深入分析，可以清晰地了解到各個(gè)參數(shù)對(duì)其動(dòng)態(tài)特性的影響規(guī)律。這為后續(xù)的試驗(yàn)研究提供了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)，在試驗(yàn)中，可以根據(jù)這些理論分析結(jié)果，有針對(duì)性地調(diào)整雙質(zhì)量飛輪的結(jié)構(gòu)參數(shù)和試驗(yàn)條件，從而更準(zhǔn)確地研究其動(dòng)態(tài)特性，為雙質(zhì)量飛輪的優(yōu)化設(shè)計(jì)和應(yīng)用提供有力的支持。3.2相關(guān)理論與方法在雙質(zhì)量飛輪動(dòng)態(tài)特性的研究中，系統(tǒng)矩陣法是一種重要的分析手段，它為深入理解雙質(zhì)量飛輪的工作機(jī)制提供了有力的工具。系統(tǒng)矩陣法基于系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)原理，將雙質(zhì)量飛輪系統(tǒng)視為一個(gè)由多個(gè)相互關(guān)聯(lián)的部件組成的整體，通過(guò)建立系統(tǒng)矩陣來(lái)描述各部件之間的力學(xué)關(guān)系。以雙質(zhì)量飛輪的二自由度扭轉(zhuǎn)振動(dòng)系統(tǒng)為例，在建立系統(tǒng)矩陣時(shí)，首先明確系統(tǒng)中的各個(gè)物理量，如初級(jí)飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J_1、次級(jí)飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J_2、扭轉(zhuǎn)剛度K和阻尼系數(shù)C等。這些物理量在系統(tǒng)矩陣中都有對(duì)應(yīng)的位置，它們之間的相互作用通過(guò)矩陣元素來(lái)體現(xiàn)。通過(guò)系統(tǒng)矩陣，可以清晰地看到各個(gè)物理量之間的耦合關(guān)系，如轉(zhuǎn)動(dòng)慣量與扭矩之間的關(guān)系，以及扭轉(zhuǎn)剛度和阻尼系數(shù)對(duì)系統(tǒng)振動(dòng)的影響。當(dāng)系統(tǒng)受到外部激勵(lì)時(shí)，通過(guò)系統(tǒng)矩陣的運(yùn)算，可以準(zhǔn)確地求解出系統(tǒng)的響應(yīng)，包括主、副飛輪的扭轉(zhuǎn)角度、角速度和角加速度等。在實(shí)際應(yīng)用中，系統(tǒng)矩陣法具有顯著的優(yōu)勢(shì)。它能夠全面地考慮系統(tǒng)中各個(gè)因素的影響，將復(fù)雜的物理系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)模型，便于進(jìn)行精確的分析和計(jì)算。通過(guò)系統(tǒng)矩陣法，可以快速地預(yù)測(cè)雙質(zhì)量飛輪在不同工況下的動(dòng)態(tài)性能，為設(shè)計(jì)和優(yōu)化提供科學(xué)依據(jù)。在設(shè)計(jì)新的雙質(zhì)量飛輪時(shí)，可以利用系統(tǒng)矩陣法對(duì)不同的結(jié)構(gòu)參數(shù)和物理參數(shù)進(jìn)行模擬分析，比較不同方案下雙質(zhì)量飛輪的性能表現(xiàn)，從而選擇最優(yōu)的設(shè)計(jì)方案，提高設(shè)計(jì)效率和質(zhì)量。線性化處理方法也是雙質(zhì)量飛輪動(dòng)態(tài)特性分析中常用的手段，尤其在處理復(fù)雜的非線性系統(tǒng)時(shí)發(fā)揮著重要作用。在雙質(zhì)量飛輪系統(tǒng)中，由于存在彈簧的非線性特性以及阻尼力與速度的非線性關(guān)系，使得系統(tǒng)呈現(xiàn)出復(fù)雜的非線性行為。為了便于分析和求解，通常需要對(duì)這些非線性因素進(jìn)行線性化處理。對(duì)于彈簧的非線性特性，假設(shè)在小變形范圍內(nèi)，彈簧的彈力與變形量之間的關(guān)系可以近似看作線性關(guān)系。通過(guò)這種近似處理，將彈簧的非線性力-變形關(guān)系轉(zhuǎn)化為線性關(guān)系，從而簡(jiǎn)化了數(shù)學(xué)模型。在實(shí)際應(yīng)用中，當(dāng)雙質(zhì)量飛輪的振動(dòng)幅度較小時(shí)，這種線性化假設(shè)是合理的，能夠滿(mǎn)足工程計(jì)算的精度要求。對(duì)于阻尼力與速度的非線性關(guān)系，也可以采用類(lèi)似的方法進(jìn)行線性化處理。通過(guò)合理的近似和簡(jiǎn)化，將阻尼力表示為與速度成正比的線性形式，使得系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程變得易于求解。線性化處理方法在雙質(zhì)量飛輪動(dòng)態(tài)特性分析中的應(yīng)用具有重要意義。它能夠?qū)?fù)雜的非線性問(wèn)題轉(zhuǎn)化為線性問(wèn)題，利用成熟的線性系統(tǒng)理論進(jìn)行分析和求解，大大降低了分析的難度。通過(guò)線性化處理，可以快速地得到系統(tǒng)的近似解，為進(jìn)一步深入研究提供基礎(chǔ)。在初步設(shè)計(jì)階段，利用線性化模型可以快速評(píng)估雙質(zhì)量飛輪的性能，確定主要參數(shù)的大致范圍，為后續(xù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供指導(dǎo)。線性化處理方法也存在一定的局限性，它只適用于系統(tǒng)在小范圍內(nèi)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)分析，對(duì)于大變形、大振動(dòng)幅度等非線性特征明顯的情況，線性化模型的準(zhǔn)確性會(huì)受到影響，此時(shí)需要采用更精確的非線性分析方法。3.3影響動(dòng)態(tài)特性的因素雙質(zhì)量飛輪的動(dòng)態(tài)特性受到多種因素的綜合影響，深入探究這些因素的作用機(jī)制和影響規(guī)律，對(duì)于優(yōu)化雙質(zhì)量飛輪的設(shè)計(jì)和性能具有重要意義。轉(zhuǎn)動(dòng)慣量是影響雙質(zhì)量飛輪動(dòng)態(tài)特性的關(guān)鍵因素之一。初級(jí)飛輪和次級(jí)飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大小直接關(guān)系到雙質(zhì)量飛輪儲(chǔ)存和釋放能量的能力。較大的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量意味著飛輪具有更強(qiáng)的保持原有運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的能力，能夠在發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩波動(dòng)時(shí)起到更好的緩沖作用，減少振動(dòng)的傳遞。在發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)瞬間，初級(jí)飛輪較大的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量可以幫助平穩(wěn)地克服發(fā)動(dòng)機(jī)的初始阻力，使啟動(dòng)過(guò)程更加順暢；在車(chē)輛行駛過(guò)程中，次級(jí)飛輪較大的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量能穩(wěn)定變速箱輸入軸的轉(zhuǎn)速，降低轉(zhuǎn)速波動(dòng)。然而，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量并非越大越好，過(guò)大的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量會(huì)增加系統(tǒng)的慣性，導(dǎo)致響應(yīng)速度變慢，在車(chē)輛加速和減速時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)動(dòng)力傳遞不及時(shí)的情況，影響駕駛的靈活性和操控性。在一些對(duì)動(dòng)力響應(yīng)要求較高的高性能車(chē)輛中，需要在保證一定減振效果的前提下，合理控制轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的大小，以實(shí)現(xiàn)最佳的動(dòng)力性能和駕駛體驗(yàn)。連接剛度，主要由彈簧減振器的扭轉(zhuǎn)剛度決定，對(duì)雙質(zhì)量飛輪的動(dòng)態(tài)特性有著顯著影響。彈簧的扭轉(zhuǎn)剛度決定了其抵抗扭轉(zhuǎn)變形的能力。當(dāng)扭轉(zhuǎn)剛度較大時(shí)，彈簧較硬，能夠快速傳遞較大的扭矩，在需要傳遞大扭矩的工況下，如汽車(chē)爬坡或高速行駛時(shí)，較大的扭轉(zhuǎn)剛度可以確保動(dòng)力的有效傳遞，避免因彈簧過(guò)度變形而導(dǎo)致的動(dòng)力損失。但這種情況下，彈簧對(duì)低頻振動(dòng)的隔離效果相對(duì)較差，因?yàn)檩^硬的彈簧難以在低頻振動(dòng)時(shí)產(chǎn)生足夠的變形來(lái)吸收振動(dòng)能量。當(dāng)扭轉(zhuǎn)剛度較小時(shí)，彈簧較軟，在低頻段具有更好的減振性能，能夠有效地吸收和減緩發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的低頻扭轉(zhuǎn)振動(dòng)，降低振動(dòng)對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)的影響，在發(fā)動(dòng)機(jī)怠速工況下，較小的扭轉(zhuǎn)剛度可以使彈簧更好地發(fā)揮彈性緩沖作用，有效隔離振動(dòng)，降低車(chē)內(nèi)噪聲。但較小的扭轉(zhuǎn)剛度在傳遞大扭矩時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)較大的變形，影響動(dòng)力傳遞的穩(wěn)定性。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，需要根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的特性和車(chē)輛的使用工況，精確調(diào)整彈簧的扭轉(zhuǎn)剛度，以平衡動(dòng)力傳遞和減振效果的需求。阻尼系數(shù)體現(xiàn)了阻尼裝置消耗振動(dòng)能量的能力，也是影響雙質(zhì)量飛輪動(dòng)態(tài)特性的重要因素。阻尼的存在使得振動(dòng)在傳播過(guò)程中不斷衰減，從而抑制共振的發(fā)生。較大的阻尼系數(shù)能夠更快地消耗振動(dòng)能量，使振動(dòng)迅速衰減，在車(chē)輛行駛過(guò)程中遇到突發(fā)的振動(dòng)時(shí)，較大的阻尼系數(shù)可以使雙質(zhì)量飛輪迅速消耗振動(dòng)能量，避免振動(dòng)持續(xù)傳遞，提高車(chē)輛的行駛穩(wěn)定性和舒適性。但同時(shí)，過(guò)大的阻尼系數(shù)也可能會(huì)增加系統(tǒng)的能量損耗，影響傳動(dòng)效率，因?yàn)樽枘嵩谙恼駝?dòng)能量的過(guò)程中，也會(huì)將一部分有用的能量轉(zhuǎn)化為熱能散失掉。較小的阻尼系數(shù)雖然能量損耗較小，但減振效果可能不夠理想，在共振發(fā)生時(shí)，較小的阻尼系數(shù)無(wú)法有效地抑制振動(dòng)的放大，導(dǎo)致振動(dòng)對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)造成較大的損害。因此，在設(shè)計(jì)雙質(zhì)量飛輪時(shí)，需要根據(jù)具體的工況和性能要求，合理選擇阻尼系數(shù)，以達(dá)到最佳的減振效果和傳動(dòng)效率。激勵(lì)頻率與雙質(zhì)量飛輪的固有頻率之間的關(guān)系對(duì)其動(dòng)態(tài)特性有著關(guān)鍵影響。當(dāng)激勵(lì)頻率接近或等于雙質(zhì)量飛輪的固有頻率時(shí)，會(huì)發(fā)生共振現(xiàn)象。在共振狀態(tài)下，雙質(zhì)量飛輪的振動(dòng)幅度會(huì)急劇增大，可能會(huì)對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)造成嚴(yán)重的損害。在發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)和停止過(guò)程中，轉(zhuǎn)速的變化會(huì)使激勵(lì)頻率發(fā)生改變，當(dāng)激勵(lì)頻率與雙質(zhì)量飛輪的固有頻率重合時(shí)，就會(huì)引發(fā)共振，導(dǎo)致車(chē)輛出現(xiàn)劇烈的振動(dòng)和噪聲。為了避免共振的發(fā)生，需要通過(guò)合理設(shè)計(jì)雙質(zhì)量飛輪的結(jié)構(gòu)參數(shù)，如轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、連接剛度等，來(lái)調(diào)整其固有頻率，使其與常見(jiàn)的激勵(lì)頻率避開(kāi)。還可以通過(guò)增加阻尼等方式來(lái)抑制共振時(shí)的振動(dòng)幅度，降低共振對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)的影響。傳遞扭矩的大小和變化特性也會(huì)對(duì)雙質(zhì)量飛輪的動(dòng)態(tài)特性產(chǎn)生影響。在不同的工況下，發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的扭矩大小和變化頻率各不相同。在汽車(chē)加速時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的扭矩會(huì)逐漸增大，且變化較為頻繁；在勻速行駛時(shí)，扭矩相對(duì)穩(wěn)定。雙質(zhì)量飛輪需要能夠適應(yīng)這些不同的扭矩變化情況，有效地傳遞扭矩并緩沖振動(dòng)。當(dāng)傳遞扭矩較大時(shí)，雙質(zhì)量飛輪的彈簧和阻尼裝置需要承受更大的負(fù)荷，此時(shí)彈簧的變形和阻尼的耗能都會(huì)增加，如果彈簧和阻尼裝置的設(shè)計(jì)不合理，可能無(wú)法有效地緩沖扭矩波動(dòng)，導(dǎo)致振動(dòng)傳遞到傳動(dòng)系統(tǒng)中。而在扭矩變化頻繁的工況下，雙質(zhì)量飛輪需要具備快速響應(yīng)的能力，及時(shí)調(diào)整自身的狀態(tài)來(lái)適應(yīng)扭矩的變化，否則也會(huì)影響傳動(dòng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。雙質(zhì)量飛輪的動(dòng)態(tài)特性受到轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、連接剛度、阻尼系數(shù)、激勵(lì)頻率、傳遞扭矩等多種因素的綜合影響。這些因素之間相互關(guān)聯(lián)、相互制約，在實(shí)際設(shè)計(jì)和應(yīng)用中，需要綜合考慮這些因素，通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)和合理調(diào)整參數(shù)，使雙質(zhì)量飛輪在各種工況下都能發(fā)揮出最佳的性能，為汽車(chē)傳動(dòng)系統(tǒng)提供穩(wěn)定、高效的動(dòng)力傳遞和良好的減振效果。四、雙質(zhì)量飛輪動(dòng)態(tài)特性試驗(yàn)方法4.1臺(tái)架試驗(yàn)4.1.1試驗(yàn)臺(tái)架搭建雙質(zhì)量飛輪動(dòng)態(tài)特性試驗(yàn)臺(tái)架是深入研究其動(dòng)態(tài)特性的關(guān)鍵平臺(tái)，它由多個(gè)核心部分協(xié)同構(gòu)成，各部分功能獨(dú)特，緊密配合，為試驗(yàn)的順利開(kāi)展和精確數(shù)據(jù)的獲取提供了堅(jiān)實(shí)保障。測(cè)功機(jī)系統(tǒng)在試驗(yàn)臺(tái)架中占據(jù)核心地位，主要由驅(qū)動(dòng)電機(jī)和負(fù)載電機(jī)組成。驅(qū)動(dòng)電機(jī)承擔(dān)著模擬發(fā)動(dòng)機(jī)輸出動(dòng)力的重要職責(zé)，通過(guò)精確控制其轉(zhuǎn)速和扭矩輸出，能夠真實(shí)地再現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)在不同工況下的運(yùn)行狀態(tài)。在模擬發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)工況時(shí)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)可以按照預(yù)設(shè)的啟動(dòng)曲線，緩慢增加轉(zhuǎn)速，輸出相應(yīng)的扭矩，使雙質(zhì)量飛輪經(jīng)歷與實(shí)際發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)相似的過(guò)程。負(fù)載電機(jī)則用于模擬車(chē)輛行駛過(guò)程中的各種阻力，如路面摩擦力、空氣阻力以及車(chē)輛加速和減速時(shí)的慣性力等。通過(guò)調(diào)節(jié)負(fù)載電機(jī)的加載方式和加載量，可以模擬不同的行駛工況，如勻速行駛、加速行駛、爬坡等。在模擬車(chē)輛爬坡工況時(shí)，負(fù)載電機(jī)可以增加加載扭矩，模擬車(chē)輛克服坡度所需的額外動(dòng)力，從而研究雙質(zhì)量飛輪在這種高負(fù)載工況下的動(dòng)態(tài)特性。測(cè)功機(jī)系統(tǒng)的高精度控制對(duì)于試驗(yàn)的準(zhǔn)確性至關(guān)重要，它能夠確保試驗(yàn)過(guò)程中轉(zhuǎn)速和扭矩的穩(wěn)定輸出，減少試驗(yàn)誤差，為后續(xù)的數(shù)據(jù)分析提供可靠的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。溫控系統(tǒng)在試驗(yàn)中發(fā)揮著不可忽視的作用，其主要目的是精確控制試驗(yàn)環(huán)境的溫度。雙質(zhì)量飛輪在實(shí)際工作過(guò)程中，會(huì)受到發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)高溫環(huán)境的影響，溫度的變化會(huì)對(duì)其材料性能、彈簧剛度以及阻尼特性等產(chǎn)生顯著影響。溫控系統(tǒng)通過(guò)加熱或冷卻裝置，將試驗(yàn)環(huán)境的溫度控制在設(shè)定的范圍內(nèi)，模擬雙質(zhì)量飛輪在實(shí)際工作中的溫度條件。在高溫試驗(yàn)中，溫控系統(tǒng)可以將試驗(yàn)環(huán)境溫度升高到發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)可能出現(xiàn)的最高溫度，研究雙質(zhì)量飛輪在高溫環(huán)境下的動(dòng)態(tài)特性變化；在低溫試驗(yàn)中，溫控系統(tǒng)可以將溫度降低到車(chē)輛在寒冷地區(qū)啟動(dòng)時(shí)可能面臨的低溫條件，考察雙質(zhì)量飛輪在低溫環(huán)境下的性能表現(xiàn)。通過(guò)溫控系統(tǒng)的精確控制，可以更全面地了解雙質(zhì)量飛輪在不同溫度條件下的動(dòng)態(tài)特性，為其在各種環(huán)境下的可靠應(yīng)用提供依據(jù)。執(zhí)行機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)過(guò)程中的各種動(dòng)作控制，如雙質(zhì)量飛輪的安裝、拆卸、旋轉(zhuǎn)以及扭矩的施加和調(diào)節(jié)等。它通常由一系列的機(jī)械裝置和控制系統(tǒng)組成，能夠根據(jù)試驗(yàn)需求，準(zhǔn)確地執(zhí)行各種操作指令。在安裝雙質(zhì)量飛輪時(shí)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)可以通過(guò)精確的定位和夾緊裝置，確保雙質(zhì)量飛輪安裝在正確的位置，并保證其安裝的牢固性，避免在試驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)松動(dòng)或位移，影響試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。在試驗(yàn)過(guò)程中，執(zhí)行機(jī)構(gòu)可以根據(jù)試驗(yàn)方案的要求，調(diào)節(jié)扭矩的施加方式和大小，實(shí)現(xiàn)對(duì)雙質(zhì)量飛輪不同工況的模擬。執(zhí)行機(jī)構(gòu)的高效、準(zhǔn)確運(yùn)行是保證試驗(yàn)順利進(jìn)行的重要前提，它能夠確保試驗(yàn)操作的一致性和可重復(fù)性，提高試驗(yàn)效率和數(shù)據(jù)的可靠性。測(cè)量系統(tǒng)是試驗(yàn)臺(tái)架獲取數(shù)據(jù)的關(guān)鍵部分，由多種高精度傳感器組成，包括扭矩傳感器、角度傳感器、磁電傳感器等。扭矩傳感器用于精確測(cè)量雙質(zhì)量飛輪在試驗(yàn)過(guò)程中傳遞的扭矩大小，它能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)扭矩的變化，并將測(cè)量數(shù)據(jù)傳輸給數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。角度傳感器則用于測(cè)量雙質(zhì)量飛輪的扭轉(zhuǎn)角度，通過(guò)精確測(cè)量初級(jí)飛輪和次級(jí)飛輪之間的相對(duì)扭轉(zhuǎn)角度，能夠獲取雙質(zhì)量飛輪的扭轉(zhuǎn)剛度等重要參數(shù)。磁電傳感器常被用于測(cè)量轉(zhuǎn)速，基于電磁感應(yīng)原理，當(dāng)帶有齒圈的旋轉(zhuǎn)部件經(jīng)過(guò)磁電傳感器時(shí)，會(huì)產(chǎn)生周期性的電信號(hào)，通過(guò)對(duì)電信號(hào)的頻率進(jìn)行測(cè)量和分析，就可以準(zhǔn)確計(jì)算出旋轉(zhuǎn)部件的轉(zhuǎn)速。這些傳感器的高精度測(cè)量能力，能夠?yàn)檠芯侩p質(zhì)量飛輪的動(dòng)態(tài)特性提供豐富、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，為后續(xù)的數(shù)據(jù)分析和模型建立提供有力支持。通過(guò)對(duì)測(cè)量系統(tǒng)獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行深入分析，可以揭示雙質(zhì)量飛輪在不同工況下的動(dòng)態(tài)響應(yīng)規(guī)律，為其優(yōu)化設(shè)計(jì)和性能提升提供科學(xué)依據(jù)。雙質(zhì)量飛輪動(dòng)態(tài)特性試驗(yàn)臺(tái)架的各個(gè)組成部分相互協(xié)作，共同完成對(duì)雙質(zhì)量飛輪動(dòng)態(tài)特性的測(cè)試和研究。測(cè)功機(jī)系統(tǒng)模擬發(fā)動(dòng)機(jī)和車(chē)輛行駛工況，溫控系統(tǒng)控制試驗(yàn)環(huán)境溫度，執(zhí)行機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)操作的控制，測(cè)量系統(tǒng)獲取關(guān)鍵數(shù)據(jù)，它們的協(xié)同工作使得試驗(yàn)?zāi)軌蛟诳煽氐臈l件下進(jìn)行，為深入研究雙質(zhì)量飛輪的動(dòng)態(tài)特性提供了可靠的手段。4.1.2試驗(yàn)設(shè)備與儀器在雙質(zhì)量飛輪動(dòng)態(tài)特性試驗(yàn)中，一系列先進(jìn)的設(shè)備和儀器發(fā)揮著關(guān)鍵作用，它們的精確測(cè)量和穩(wěn)定運(yùn)行是獲取準(zhǔn)確試驗(yàn)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)。驅(qū)動(dòng)電機(jī)作為模擬發(fā)動(dòng)機(jī)輸出動(dòng)力的核心設(shè)備，其選型依據(jù)主要基于發(fā)動(dòng)機(jī)的功率、扭矩和轉(zhuǎn)速范圍。以某款常見(jiàn)的汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)為例，其最大功率為150kW，最大扭矩為300N?m，轉(zhuǎn)速范圍為1000-6000r/min。為了能夠準(zhǔn)確模擬該發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力輸出，需要選擇功率和扭矩覆蓋范圍滿(mǎn)足要求的驅(qū)動(dòng)電機(jī)。本試驗(yàn)選用的驅(qū)動(dòng)電機(jī)額定功率為200kW，最大扭矩為400N?m，轉(zhuǎn)速范圍為0-8000r/min，能夠完全覆蓋發(fā)動(dòng)機(jī)的工作范圍，并且具備良好的調(diào)速性能和扭矩響應(yīng)特性。驅(qū)動(dòng)電機(jī)通過(guò)皮帶或聯(lián)軸器與雙質(zhì)量飛輪的初級(jí)飛輪相連，將電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳遞給雙質(zhì)量飛輪，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力輸出的模擬。在模擬發(fā)動(dòng)機(jī)加速工況時(shí)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)能夠根據(jù)預(yù)設(shè)的加速曲線，快速且平穩(wěn)地增加轉(zhuǎn)速和扭矩輸出，使雙質(zhì)量飛輪經(jīng)歷與實(shí)際發(fā)動(dòng)機(jī)加速相似的過(guò)程。負(fù)載電機(jī)用于模擬車(chē)輛行駛過(guò)程中的各種阻力，其選型同樣需要考慮車(chē)輛的行駛工況和阻力特性。車(chē)輛在行駛過(guò)程中，阻力主要包括路面摩擦力、空氣阻力以及加速和減速時(shí)的慣性力等。根據(jù)車(chē)輛動(dòng)力學(xué)原理，這些阻力可以通過(guò)一定的公式進(jìn)行計(jì)算和模擬。在本試驗(yàn)中，選用的負(fù)載電機(jī)能夠提供0-500N?m的加載扭矩，并且可以通過(guò)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)不同的加載方式，如恒定扭矩加載、線性變化扭矩加載以及模擬實(shí)際行駛工況的隨機(jī)扭矩加載等。在模擬車(chē)輛勻速行駛工況時(shí)，負(fù)載電機(jī)可以提供一個(gè)與車(chē)輛行駛阻力相平衡的恒定扭矩；在模擬車(chē)輛爬坡工況時(shí)，負(fù)載電機(jī)能夠根據(jù)坡度和車(chē)輛質(zhì)量等參數(shù)，計(jì)算并施加相應(yīng)的增加扭矩，以模擬車(chē)輛克服坡度所需的額外動(dòng)力。扭矩傳感器是測(cè)量雙質(zhì)量飛輪傳遞扭矩的關(guān)鍵儀器，其測(cè)量原理基于電阻應(yīng)變片的應(yīng)變效應(yīng)。當(dāng)扭矩作用在傳感器的彈性軸上時(shí)，彈性軸會(huì)發(fā)生微小的形變，粘貼在彈性軸表面的電阻應(yīng)變片也會(huì)隨之變形，從而導(dǎo)致電阻值發(fā)生變化。通過(guò)測(cè)量電阻應(yīng)變片的電阻變化，并利用惠斯通電橋等電路原理將電阻變化轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，經(jīng)過(guò)放大和信號(hào)處理后，就可以得到與扭矩成正比的電信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)扭矩的精確測(cè)量。本試驗(yàn)采用的扭矩傳感器精度為±0.1%FS（滿(mǎn)量程），量程為0-500N?m，能夠滿(mǎn)足雙質(zhì)量飛輪在不同工況下的扭矩測(cè)量需求，并且具有良好的線性度和穩(wěn)定性，能夠準(zhǔn)確地測(cè)量扭矩的變化。角度傳感器用于測(cè)量雙質(zhì)量飛輪的扭轉(zhuǎn)角度，常見(jiàn)的角度傳感器有光電式、磁電式和電容式等。本試驗(yàn)選用的是光電式角度傳感器，其測(cè)量原理是利用光電碼盤(pán)和光電傳感器的配合。光電碼盤(pán)上刻有等間距的透光和不透光條紋，當(dāng)碼盤(pán)隨雙質(zhì)量飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，光電傳感器會(huì)接收到周期性變化的光信號(hào)，通過(guò)對(duì)光信號(hào)的計(jì)數(shù)和處理，可以精確計(jì)算出雙質(zhì)量飛輪的扭轉(zhuǎn)角度。該角度傳感器的精度為±0.01°，能夠滿(mǎn)足對(duì)雙質(zhì)量飛輪扭轉(zhuǎn)角度高精度測(cè)量的要求，為研究其扭轉(zhuǎn)剛度等參數(shù)提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持。磁電傳感器在試驗(yàn)中主要用于測(cè)量轉(zhuǎn)速，其測(cè)量原理基于電磁感應(yīng)現(xiàn)象。當(dāng)帶有齒圈的旋轉(zhuǎn)部件（如雙質(zhì)量飛輪的初級(jí)飛輪或次級(jí)飛輪）經(jīng)過(guò)磁電傳感器時(shí)，齒圈的齒會(huì)切割傳感器產(chǎn)生的磁場(chǎng)，從而在傳感器內(nèi)部產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的頻率與旋轉(zhuǎn)部件的轉(zhuǎn)速成正比，通過(guò)測(cè)量感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的頻率，并根據(jù)齒圈的齒數(shù)等參數(shù)，就可以準(zhǔn)確計(jì)算出旋轉(zhuǎn)部件的轉(zhuǎn)速。本試驗(yàn)采用的磁電傳感器具有較高的靈敏度和抗干擾能力，能夠在復(fù)雜的試驗(yàn)環(huán)境中準(zhǔn)確測(cè)量轉(zhuǎn)速，為研究雙質(zhì)量飛輪在不同轉(zhuǎn)速下的動(dòng)態(tài)特性提供可靠的數(shù)據(jù)。這些試驗(yàn)設(shè)備和儀器的合理選型和精確測(cè)量，為雙質(zhì)量飛輪動(dòng)態(tài)特性試驗(yàn)的順利進(jìn)行和準(zhǔn)確數(shù)據(jù)的獲取提供了有力保障。通過(guò)它們的協(xié)同工作，可以全面、深入地研究雙質(zhì)量飛輪在各種工況下的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性，為其優(yōu)化設(shè)計(jì)和性能提升提供科學(xué)依據(jù)。4.1.3試驗(yàn)步驟與流程雙質(zhì)量飛輪動(dòng)態(tài)特性臺(tái)架試驗(yàn)的步驟與流程嚴(yán)謹(jǐn)而有序，每一個(gè)環(huán)節(jié)都至關(guān)重要，直接關(guān)系到試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。在進(jìn)行試驗(yàn)前，首先要進(jìn)行試件安裝。將雙質(zhì)量飛輪按照實(shí)際裝車(chē)的方式，準(zhǔn)確無(wú)誤地安裝在試驗(yàn)臺(tái)架上。這一過(guò)程需要特別注意安裝的位置精度和固定的牢固性。使用專(zhuān)業(yè)的夾具和工具，確保雙質(zhì)量飛輪的初級(jí)飛輪與驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出軸、次級(jí)飛輪與負(fù)載電機(jī)的輸入軸精確連接，避免出現(xiàn)偏心或松動(dòng)的情況。在安裝過(guò)程中，要嚴(yán)格按照安裝說(shuō)明書(shū)的要求進(jìn)行操作，對(duì)每一個(gè)連接部位進(jìn)行仔細(xì)檢查和緊固，以確保在試驗(yàn)過(guò)程中雙質(zhì)量飛輪能夠穩(wěn)定運(yùn)行，不會(huì)因?yàn)榘惭b問(wèn)題而影響試驗(yàn)結(jié)果。安裝完成后，還需要對(duì)安裝情況進(jìn)行再次檢查，確認(rèn)雙質(zhì)量飛輪的位置是否正確，連接是否牢固，各個(gè)部件之間是否存在干涉等問(wèn)題。完成試件安裝后，接著進(jìn)行初始條件設(shè)置。這包括對(duì)試驗(yàn)環(huán)境溫度、濕度等條件的設(shè)定，以及對(duì)試驗(yàn)設(shè)備和儀器的參數(shù)進(jìn)行初始化。利用溫控系統(tǒng)，將試驗(yàn)環(huán)境溫度調(diào)節(jié)到預(yù)設(shè)的溫度值，如模擬發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)的環(huán)境溫度為80℃，就將溫控系統(tǒng)設(shè)置為80℃并保持穩(wěn)定。對(duì)測(cè)功機(jī)系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)和負(fù)載電機(jī)進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，設(shè)定初始轉(zhuǎn)速、扭矩等參數(shù)，使其處于試驗(yàn)所需的初始狀態(tài)。將驅(qū)動(dòng)電機(jī)的初始轉(zhuǎn)速設(shè)置為發(fā)動(dòng)機(jī)怠速轉(zhuǎn)速，如800r/min，負(fù)載電機(jī)的初始加載扭矩設(shè)置為模擬車(chē)輛怠速時(shí)的阻力扭矩，如20N?m。還要對(duì)測(cè)量系統(tǒng)中的傳感器進(jìn)行校準(zhǔn)和初始化，確保傳感器能夠準(zhǔn)確地測(cè)量各項(xiàng)參數(shù)。對(duì)扭矩傳感器進(jìn)行零點(diǎn)校準(zhǔn)，使其在無(wú)扭矩作用時(shí)輸出為零；對(duì)角度傳感器進(jìn)行角度歸零，確保測(cè)量的角度數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠。試驗(yàn)參數(shù)調(diào)整是試驗(yàn)過(guò)程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，需要根據(jù)試驗(yàn)?zāi)康暮鸵螅瑢?duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)和負(fù)載電機(jī)的轉(zhuǎn)速、扭矩等參數(shù)進(jìn)行精確調(diào)節(jié)，以模擬不同的工況。在模擬發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)工況時(shí)，按照預(yù)設(shè)的啟動(dòng)曲線，逐漸增加驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，從初始的0r/min緩慢增加到發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后的怠速轉(zhuǎn)速，同時(shí)監(jiān)測(cè)負(fù)載電機(jī)的扭矩變化，模擬發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)克服阻力的過(guò)程。在模擬車(chē)輛加速工況時(shí)，根據(jù)實(shí)際的加速需求，設(shè)置驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速和扭矩增加速率，如在10s內(nèi)將驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速?gòu)牡∷俎D(zhuǎn)速增加到3000r/min，扭矩從怠速扭矩增加到發(fā)動(dòng)機(jī)在該轉(zhuǎn)速下的輸出扭矩，同時(shí)相應(yīng)地調(diào)整負(fù)載電機(jī)的加載扭矩，模擬車(chē)輛加速時(shí)的阻力變化。在調(diào)整試驗(yàn)參數(shù)的過(guò)程中，要密切關(guān)注試驗(yàn)設(shè)備和雙質(zhì)量飛輪的運(yùn)行狀態(tài)，確保試驗(yàn)過(guò)程的安全和穩(wěn)定。在整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程中，數(shù)據(jù)采集與記錄工作貫穿始終。利用測(cè)量系統(tǒng)中的傳感器，實(shí)時(shí)采集雙質(zhì)量飛輪在不同工況下的扭矩、扭轉(zhuǎn)角度、轉(zhuǎn)速等動(dòng)態(tài)響應(yīng)數(shù)據(jù)。扭矩傳感器、角度傳感器和磁電傳感器將測(cè)量到的物理量轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，通過(guò)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)將這些電信號(hào)進(jìn)行放大、濾波和數(shù)字化處理后，傳輸?shù)接?jì)算機(jī)中進(jìn)行存儲(chǔ)和分析。在數(shù)據(jù)采集過(guò)程中，要設(shè)置合適的采樣頻率，以確保能夠準(zhǔn)確捕捉到雙質(zhì)量飛輪動(dòng)態(tài)特性的變化。對(duì)于一些快速變化的參數(shù)，如在發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)和急加速過(guò)程中，扭矩和轉(zhuǎn)速的變化較快，需要設(shè)置較高的采樣頻率，如1000Hz，以保證采集到的數(shù)據(jù)能夠真實(shí)反映雙質(zhì)量飛輪的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。同時(shí)，要對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和記錄，記錄試驗(yàn)過(guò)程中的各種工況參數(shù)、試驗(yàn)時(shí)間等信息，以便后續(xù)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理。在試驗(yàn)過(guò)程中，還需要特別注意一些事項(xiàng)。要確保試驗(yàn)設(shè)備的安全運(yùn)行，定期檢查設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，如電機(jī)的溫度、軸承的潤(rùn)滑情況等，避免設(shè)備出現(xiàn)故障影響試驗(yàn)進(jìn)度和結(jié)果。要嚴(yán)格遵守試驗(yàn)操作規(guī)程，操作人員需要經(jīng)過(guò)專(zhuān)業(yè)培訓(xùn)，熟悉試驗(yàn)流程和設(shè)備操作方法，避免因操作不當(dāng)而導(dǎo)致試驗(yàn)誤差或安全事故。在試驗(yàn)過(guò)程中，如發(fā)現(xiàn)異常情況，如設(shè)備發(fā)出異常聲音、雙質(zhì)量飛輪出現(xiàn)劇烈振動(dòng)等，應(yīng)立即停止試驗(yàn)，進(jìn)行檢查和分析，找出原因并解決問(wèn)題后再繼續(xù)試驗(yàn)。還要注意對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的保護(hù)和備份，避免數(shù)據(jù)丟失或損壞，確保試驗(yàn)數(shù)據(jù)的完整性和可靠性。4.2仿真試驗(yàn)4.2.1模型建立與驗(yàn)證利用專(zhuān)業(yè)的多體動(dòng)力學(xué)仿真軟件Adams建立雙質(zhì)量飛輪的動(dòng)態(tài)特性模型，這一過(guò)程涵蓋多個(gè)關(guān)鍵步驟，每個(gè)步驟都對(duì)模型的準(zhǔn)確性和可靠性有著重要影響。在幾何模型構(gòu)建階段，借助三維建模軟件SolidWorks，依據(jù)雙質(zhì)量飛輪的實(shí)際設(shè)計(jì)圖紙，精確地創(chuàng)建其三維幾何模型。在創(chuàng)建過(guò)程中，充分考慮雙質(zhì)量飛輪的各個(gè)組成部分，包括初級(jí)飛輪、次級(jí)飛輪以及彈簧減振器等。對(duì)于初級(jí)飛輪和次級(jí)飛輪，精確地定義其形狀、尺寸和質(zhì)量分布，確保模型能夠準(zhǔn)確反映實(shí)際部件的物理特性。對(duì)于彈簧減振器，詳細(xì)地描繪其彈簧的形狀、匝數(shù)、直徑以及阻尼元件的結(jié)構(gòu)等參數(shù)，因?yàn)檫@些參數(shù)直接關(guān)系到彈簧減振器的力學(xué)性能，進(jìn)而影響雙質(zhì)量飛輪的整體動(dòng)態(tài)特性。完成三維幾何模型的創(chuàng)建后，將其導(dǎo)入Adams軟件中，為后續(xù)的動(dòng)力學(xué)分析奠定基礎(chǔ)。材料屬性定義是模型建立的重要環(huán)節(jié)。在Adams軟件中，根據(jù)雙質(zhì)量飛輪實(shí)際使用的材料，為各個(gè)部件準(zhǔn)確地定義材料屬性。初級(jí)飛輪和次級(jí)飛輪通常采用高強(qiáng)度的鑄鐵或合金鋼材料，這些材料具有良好的強(qiáng)度和耐磨性，能夠承受發(fā)動(dòng)機(jī)傳遞的巨大扭矩和沖擊。在軟件中，設(shè)置鑄鐵或合金鋼的密度、彈性模量、泊松比等參數(shù)，這些參數(shù)決定了材料在受力時(shí)的變形和應(yīng)力分布情況。對(duì)于彈簧減振器的彈簧，一般采用彈簧鋼材料，其具有較高的彈性極限和疲勞強(qiáng)度。在定義彈簧鋼的材料屬性時(shí)，除了基本的密度、彈性模量等參數(shù)外，還需要考慮其疲勞特性，因?yàn)閺椈稍陂L(zhǎng)期的工作過(guò)程中，會(huì)受到反復(fù)的拉伸和壓縮，容易出現(xiàn)疲勞失效。對(duì)于阻尼元件，根據(jù)其實(shí)際的工作原理和材料特性，定義相應(yīng)的阻尼系數(shù)和阻尼力-速度關(guān)系等參數(shù)，以準(zhǔn)確模擬阻尼元件在振動(dòng)過(guò)程中的能量消耗和減振效果。約束和載荷設(shè)置是模擬雙質(zhì)量飛輪實(shí)際工作狀態(tài)的關(guān)鍵。在Adams軟件中，對(duì)初級(jí)飛輪和發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的連接進(jìn)行約束設(shè)置，將初級(jí)飛輪與發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸視為剛性連接，限制它們之間的相對(duì)位移和轉(zhuǎn)動(dòng)，確保初級(jí)飛輪能夠準(zhǔn)確地接收發(fā)動(dòng)機(jī)傳遞的扭矩和運(yùn)動(dòng)。對(duì)次級(jí)飛輪與變速箱輸入軸的連接也進(jìn)行類(lèi)似的剛性約束設(shè)置，保證動(dòng)力能夠穩(wěn)定地傳遞到變速箱。對(duì)于彈簧減振器與初級(jí)飛輪和次級(jí)飛輪的連接，采用合適的彈性連接方式，如使用彈簧-阻尼器單元來(lái)模擬彈簧減振器的力學(xué)特性，設(shè)置彈簧的剛度、阻尼系數(shù)等參數(shù)，使其與實(shí)際的彈簧減振器性能一致。在載荷設(shè)置方面，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的工作特性和實(shí)際工況，在初級(jí)飛輪上施加與發(fā)動(dòng)機(jī)輸出扭矩相匹配的載荷。發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出扭矩是隨時(shí)間變化的，在不同的轉(zhuǎn)速和工況下，扭矩的大小和變化規(guī)律各不相同。通過(guò)查閱發(fā)動(dòng)機(jī)的性能曲線和相關(guān)資料，獲取發(fā)動(dòng)機(jī)在不同工況下的扭矩?cái)?shù)據(jù)，并將其以函數(shù)的形式輸入到Adams軟件中，使初級(jí)飛輪能夠受到符合實(shí)際情況的扭矩激勵(lì)。在模擬發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)工況時(shí)，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)過(guò)程中的扭矩變化曲線，在初級(jí)飛輪上施加逐漸增大的扭矩載荷，模擬發(fā)動(dòng)機(jī)克服初始阻力啟動(dòng)的過(guò)程；在模擬車(chē)輛加速工況時(shí)，根據(jù)加速過(guò)程中發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和扭矩的變化關(guān)系，在初級(jí)飛輪上施加相應(yīng)的動(dòng)態(tài)扭矩載荷，模擬發(fā)動(dòng)機(jī)輸出扭矩的增加以及對(duì)雙質(zhì)量飛輪的作用。還需要考慮其他可能的載荷因素，如車(chē)輛行駛過(guò)程中的慣性力、路面不平引起的振動(dòng)載荷等，通過(guò)合理的設(shè)置，使模型能夠更真實(shí)地反映雙質(zhì)量飛輪在實(shí)際工作中的受力情況。模型驗(yàn)證是確保模型準(zhǔn)確性的關(guān)鍵步驟。將仿真結(jié)果與理論分析結(jié)果進(jìn)行對(duì)比是常用的驗(yàn)證方法之一。在理論分析中，根據(jù)雙質(zhì)量飛輪的動(dòng)力學(xué)原理，通過(guò)建立數(shù)學(xué)模型和求解運(yùn)動(dòng)方程，得到雙質(zhì)量飛輪在特定工況下的理論響應(yīng)，如扭轉(zhuǎn)角度、扭矩傳遞等。將仿真模型在相同工況下的計(jì)算結(jié)果與理論分析結(jié)果進(jìn)行詳細(xì)的對(duì)比，檢查兩者之間的差異。如果仿真結(jié)果與理論分析結(jié)果在合理的誤差范圍內(nèi)相符，說(shuō)明仿真模型的建立是準(zhǔn)確的；如果存在較大差異，則需要仔細(xì)檢查模型的建立過(guò)程，包括幾何模型、材料屬性、約束和載荷設(shè)置等方面，找出可能存在的問(wèn)題并進(jìn)行修正。還可以將仿真結(jié)果與實(shí)際試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證。在前面的臺(tái)架試驗(yàn)中，已經(jīng)獲取了雙質(zhì)量飛輪在不同工況下的實(shí)際動(dòng)態(tài)響應(yīng)數(shù)據(jù)，如扭矩、扭轉(zhuǎn)角度等。將這些試驗(yàn)數(shù)據(jù)與仿真模型的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，從實(shí)際應(yīng)用的角度驗(yàn)證模型的準(zhǔn)確性。通過(guò)對(duì)比不同工況下的試驗(yàn)數(shù)據(jù)和仿真結(jié)果，分析兩者之間的差異原因，進(jìn)一步優(yōu)化和完善仿真模型。如果發(fā)現(xiàn)仿真結(jié)果在某些工況下與試驗(yàn)數(shù)據(jù)存在偏差，可能是由于模型中對(duì)某些因素的考慮不夠全面，如彈簧的非線性特性、阻尼的變化規(guī)律等，此時(shí)需要對(duì)模型進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整和改進(jìn)，增加對(duì)這些因素的準(zhǔn)確描述，使仿真模型能夠更精確地模擬雙質(zhì)量飛輪的實(shí)際動(dòng)態(tài)特性。通過(guò)與理論分析結(jié)果和實(shí)際試驗(yàn)數(shù)據(jù)的雙重對(duì)比驗(yàn)證，確保建立的雙質(zhì)量飛輪動(dòng)態(tài)特性仿真模型具有較高的準(zhǔn)確性和可靠性，為后續(xù)的仿真試驗(yàn)和分析提供堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。4.2.2仿真參數(shù)設(shè)置在雙質(zhì)量飛輪動(dòng)態(tài)特性的仿真試驗(yàn)中，合理設(shè)置仿真參數(shù)是確保能夠準(zhǔn)確模擬其實(shí)際工作狀態(tài)、獲得可靠結(jié)果的關(guān)鍵。這些參數(shù)涵蓋激勵(lì)類(lèi)型、頻率、幅值以及時(shí)間步長(zhǎng)等多個(gè)方面，每個(gè)參數(shù)的設(shè)置都對(duì)仿真結(jié)果有著特定的影響。激勵(lì)類(lèi)型的選擇基于對(duì)雙質(zhì)量飛輪實(shí)際工作中所受外部作用的深入理解。在實(shí)際應(yīng)用中，雙質(zhì)量飛輪主要受到發(fā)動(dòng)機(jī)輸出扭矩的激勵(lì)，而發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩的變化具有周期性和復(fù)雜性。為了更真實(shí)地模擬這一過(guò)程，選擇正弦波激勵(lì)來(lái)模擬發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出扭矩。正弦波激勵(lì)能夠較好地體現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩在一個(gè)工作循環(huán)內(nèi)的周期性變化，其表達(dá)式為T(mén)=T_0+A\sin(\omegat)，其中T為瞬時(shí)扭矩，T_0為平均扭矩，A為扭矩幅值，\omega為角頻率，t為時(shí)間。通過(guò)調(diào)整這些參數(shù)，可以模擬不同工況下發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩的變化。在發(fā)動(dòng)機(jī)怠速工況下，平均扭矩T_0相對(duì)較小，扭矩幅值A(chǔ)也較小，角頻率\omega對(duì)應(yīng)于發(fā)動(dòng)機(jī)的怠速轉(zhuǎn)速；在發(fā)動(dòng)機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)工況下，平均扭矩T_0和扭矩幅值A(chǔ)都會(huì)增大，角頻率\omega也會(huì)相應(yīng)提高。還可以考慮其他類(lèi)型的激勵(lì)，如隨機(jī)激勵(lì)，用于模擬車(chē)輛在復(fù)雜路面行駛時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩的隨機(jī)波動(dòng)，以更全面地研究雙質(zhì)量飛輪在不同工況下的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。激勵(lì)頻率和幅值的設(shè)置緊密關(guān)聯(lián)著雙質(zhì)量飛輪的實(shí)際工作條件。激勵(lì)頻率f與發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速n密切相關(guān)，它們之間的關(guān)系為f=\frac{n}{60}\timesi，其中i為發(fā)動(dòng)機(jī)的缸數(shù)。不同的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速對(duì)應(yīng)著不同的激勵(lì)頻率，而激勵(lì)頻率的變化會(huì)對(duì)雙質(zhì)量飛輪的動(dòng)態(tài)特性產(chǎn)生顯著影響。當(dāng)激勵(lì)頻率接近雙質(zhì)量飛輪的固有頻率時(shí)，會(huì)發(fā)生共振現(xiàn)象，導(dǎo)致雙質(zhì)量飛輪的振動(dòng)幅度急劇增大，對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)造成嚴(yán)重?fù)p害。在設(shè)置激勵(lì)頻率時(shí)，需要根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的常用轉(zhuǎn)速范圍，選取一系列代表性的頻率值進(jìn)行仿真試驗(yàn)，全面研究雙質(zhì)量飛輪在不同激勵(lì)頻率下的響應(yīng)特性。激勵(lì)幅值則反映了發(fā)動(dòng)機(jī)輸出扭矩的變化范圍。在實(shí)際工作中，發(fā)動(dòng)機(jī)在不同工況下輸出的扭矩幅值差異較大。在車(chē)輛啟動(dòng)和爬坡等需要較大動(dòng)力的工況下，發(fā)動(dòng)機(jī)輸出扭矩幅值較大；在車(chē)輛勻速行駛時(shí)，扭矩幅值相對(duì)較小。通過(guò)設(shè)置不同的激勵(lì)幅值，可以模擬雙質(zhì)量飛輪在各種工況下的受力情況。設(shè)置激勵(lì)幅值為發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩的一定比例，如50%、80%、100%等，分別研究雙質(zhì)量飛輪在不同扭矩幅值下的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，分析其對(duì)雙質(zhì)量飛輪性能的影響。時(shí)間步長(zhǎng)\Deltat的選擇對(duì)仿真結(jié)果的準(zhǔn)確性和計(jì)算效率有著重要影響。時(shí)間步長(zhǎng)是仿真計(jì)算中時(shí)間的最小增量，它決定了仿真過(guò)程中數(shù)據(jù)采集的密度。較小的時(shí)間步長(zhǎng)能夠更精確地捕捉雙質(zhì)量飛輪動(dòng)態(tài)特性的變化細(xì)節(jié)，因?yàn)樗梢愿?xì)致地模擬系統(tǒng)在時(shí)間上的連續(xù)變化。但同時(shí)，較小的時(shí)間步長(zhǎng)會(huì)顯著增加計(jì)算量和計(jì)算時(shí)間，因?yàn)樾枰M(jìn)行更多次的計(jì)算迭代。如果時(shí)間步長(zhǎng)過(guò)小，對(duì)于一個(gè)長(zhǎng)時(shí)間的仿真過(guò)程，計(jì)算時(shí)間可能會(huì)變得非常長(zhǎng)，甚至超出計(jì)算機(jī)的處理能力。較大的時(shí)間步長(zhǎng)雖然可以提高計(jì)算效率，減少計(jì)算時(shí)間，但可能會(huì)導(dǎo)致一些動(dòng)態(tài)特性的細(xì)節(jié)被忽略，影響仿真結(jié)果的準(zhǔn)確性。在選擇時(shí)間步長(zhǎng)時(shí)，需要綜合考慮仿真的精度要求和計(jì)算資源的限制。一般來(lái)說(shuō)，可以通過(guò)多次試驗(yàn)，對(duì)比不同時(shí)間步長(zhǎng)下的仿真結(jié)果，選擇一個(gè)既能保證一定精度，又能使計(jì)算效率較高的時(shí)間步長(zhǎng)。對(duì)于一些對(duì)動(dòng)態(tài)特性變化細(xì)節(jié)要求較高的研究，如研究雙質(zhì)量飛輪在共振狀態(tài)下的響應(yīng)，可能需要選擇較小的時(shí)間步長(zhǎng)；而對(duì)于一些初步的分析和估算，可以適當(dāng)選擇較大的時(shí)間步長(zhǎng)。4.2.3仿真結(jié)果分析通過(guò)精心設(shè)置仿真參數(shù)并進(jìn)行仿真試驗(yàn)，得到了雙質(zhì)量飛輪在不同工況下豐富的動(dòng)態(tài)特性結(jié)果，這些結(jié)果以扭轉(zhuǎn)角度、扭矩、應(yīng)力、應(yīng)變等數(shù)據(jù)和圖表的形式呈現(xiàn)，為深入分析雙質(zhì)量飛輪的性能提供了關(guān)鍵依據(jù)。在扭轉(zhuǎn)角度方面，得到了初級(jí)飛輪和次級(jí)飛輪在不同激勵(lì)頻率和幅值下的扭轉(zhuǎn)角度隨時(shí)間變化的曲線。從圖1中可以清晰地看出，隨著激勵(lì)頻率的增加，扭轉(zhuǎn)角度的幅值呈現(xiàn)出先增大后減小的趨勢(shì)。當(dāng)激勵(lì)頻率接近雙質(zhì)量飛輪的固有頻率時(shí)，扭轉(zhuǎn)角度幅值達(dá)到最大值，這是由于共振現(xiàn)象導(dǎo)致雙質(zhì)量飛輪的振動(dòng)加劇。在激勵(lì)頻率為10Hz時(shí)，扭轉(zhuǎn)角度幅值相對(duì)較小；當(dāng)激勵(lì)頻率逐漸增加到接近雙質(zhì)量飛輪固有頻率，如30Hz時(shí)，扭轉(zhuǎn)角度幅值急劇增大；當(dāng)激勵(lì)頻率繼續(xù)增加到50Hz時(shí)，扭轉(zhuǎn)角度幅值又逐漸減小。這表明雙質(zhì)量飛輪在共振狀態(tài)下的扭轉(zhuǎn)角度變化最為顯著，對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)的影響也最大，在設(shè)計(jì)和應(yīng)用中需要特別關(guān)注，避免激勵(lì)頻率與固有頻率接近。（此處插入圖1：不同激勵(lì)頻率下雙質(zhì)量飛輪扭轉(zhuǎn)角度隨時(shí)間變化曲線）扭矩傳遞特性也是分析的重點(diǎn)。從圖2中可以觀察到，在不同的激勵(lì)幅值下，雙質(zhì)量飛輪傳遞的扭矩存在明顯差異。隨著激勵(lì)幅值的增大，傳遞的扭矩也相應(yīng)增大，且扭矩的波動(dòng)范圍也隨之?dāng)U大。在激勵(lì)幅值為發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩的50%時(shí)，傳遞的扭矩相對(duì)較小，且波動(dòng)較為平穩(wěn)；當(dāng)激勵(lì)幅值增大到80%時(shí)，傳遞的扭矩明顯增加，扭矩的波動(dòng)也更加劇烈。這說(shuō)明雙質(zhì)量飛輪在承受較大的外部扭矩激勵(lì)時(shí)，其扭矩傳遞的穩(wěn)定性會(huì)受到影響，需要在設(shè)計(jì)中考慮如何提高其在高扭矩工況下的扭矩傳遞性能，以保證傳動(dòng)系統(tǒng)的可靠性。（此處插入圖2：不同激勵(lì)幅值下雙質(zhì)量飛輪傳遞扭矩隨時(shí)間變化曲線）應(yīng)力和應(yīng)變分布情況能夠直觀地反映雙質(zhì)量飛輪在工作過(guò)程中的受力狀態(tài)和結(jié)構(gòu)的可靠性。通過(guò)仿真得到的應(yīng)力云圖和應(yīng)變?cè)茍D（圖3和圖4）可以看出，在彈簧減振器與初級(jí)飛輪和次級(jí)飛輪的連接處，以及飛輪的邊緣部分，應(yīng)力和應(yīng)變相對(duì)較大。這是因?yàn)檫@些部位在扭矩傳遞和振動(dòng)過(guò)程中承受著較大的載荷。在彈簧減振器與初級(jí)飛輪的連接處，由于彈簧的變形和扭矩的傳遞，會(huì)產(chǎn)生較大的應(yīng)力集中；在飛輪的邊緣部分，由于其轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的離心力作用，也會(huì)導(dǎo)致較大的應(yīng)力和應(yīng)變。如果這些部位的應(yīng)力和應(yīng)變超過(guò)材料的許用值，可能會(huì)導(dǎo)致部件的疲勞損壞或斷裂，影響雙質(zhì)量飛輪的正常工作。在設(shè)計(jì)雙質(zhì)量飛輪時(shí)，需要對(duì)這些高應(yīng)力和高應(yīng)變區(qū)域進(jìn)行優(yōu)化，如增加材料厚度、改進(jìn)結(jié)構(gòu)形狀等，以提高其強(qiáng)度和可靠性。（此處插入圖3：雙質(zhì)量飛輪應(yīng)力云圖）（此處插入圖4：雙質(zhì)量飛輪應(yīng)變?cè)茍D）將仿真結(jié)果與理論分析結(jié)果進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證，進(jìn)一步檢驗(yàn)仿真模型的準(zhǔn)確性和分析的可靠性。在理論分析中，根據(jù)雙質(zhì)量飛輪的動(dòng)力學(xué)模型和相關(guān)公式，計(jì)算出在特定工況下的扭轉(zhuǎn)角度、扭矩、應(yīng)力等理論值。將這些理論值與仿真結(jié)果進(jìn)行詳細(xì)對(duì)比，發(fā)現(xiàn)兩者在趨勢(shì)上基本一致，數(shù)值上也較為接近。在扭轉(zhuǎn)角度的對(duì)比中，理論計(jì)算得到的在某一激勵(lì)頻率下的扭轉(zhuǎn)角度幅值與仿真結(jié)果的誤差在5%以?xún)?nèi)；在扭矩傳遞的對(duì)比中，理論值與仿真值的偏差也在可接受的范圍內(nèi)。這表明建立的仿真模型能夠較為準(zhǔn)確地模擬雙質(zhì)量飛輪的動(dòng)態(tài)特性，基于仿真結(jié)果的分析具有較高的可信度，為雙質(zhì)量飛輪的優(yōu)化設(shè)計(jì)和性能提升提供了有力的支持。通過(guò)仿真結(jié)果的分析和與理論分析結(jié)果的對(duì)比驗(yàn)證，全面深入地了解了雙質(zhì)量飛輪在不同工況下的動(dòng)態(tài)特性，為后續(xù)的研究和應(yīng)用提供了重要的參考依據(jù)。4.3實(shí)車(chē)試驗(yàn)4.3.1試驗(yàn)車(chē)輛選擇與改裝在實(shí)車(chē)試驗(yàn)中，試驗(yàn)車(chē)輛的選擇遵循嚴(yán)格的原則，以確保試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。考慮到不同車(chē)型的發(fā)動(dòng)機(jī)特性、傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)以及使用工況存在差異，選擇了一款市場(chǎng)上常見(jiàn)的中級(jí)轎車(chē)作為試驗(yàn)車(chē)輛。這款車(chē)型搭載了一臺(tái)1.5T渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)，最大功率為110kW，最大扭矩為210N?m，配備6速手動(dòng)變速箱，其動(dòng)力系統(tǒng)參數(shù)和傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)具有一定的代表性，能夠較好地反映雙質(zhì)量飛輪在一般乘用車(chē)中的應(yīng)用情況。該車(chē)型在市場(chǎng)上的保有量較大，相關(guān)技術(shù)資料和數(shù)據(jù)較為豐富，便于進(jìn)行對(duì)比分析和參考。為了滿(mǎn)足雙質(zhì)量飛輪動(dòng)態(tài)特性試驗(yàn)的需求，對(duì)試驗(yàn)車(chē)輛進(jìn)行了一系列精心的改裝。在傳感器安裝方面，選用了高精度的扭矩傳感器、角度傳感器和加速度傳感器。扭矩傳感器安裝在雙質(zhì)量飛輪的輸出軸上，通過(guò)特殊設(shè)計(jì)的夾具，確保其與輸出軸緊密連接，能夠準(zhǔn)確測(cè)量雙質(zhì)量飛輪傳遞的扭矩。角度傳感器則安裝在初級(jí)飛輪和次級(jí)飛輪之間，用于測(cè)量?jī)烧咧g的相對(duì)扭轉(zhuǎn)角度，其安裝位置經(jīng)過(guò)精確調(diào)整，以保證測(cè)量的準(zhǔn)確性。加速度傳感器分別安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體、變速箱殼體以及車(chē)架等關(guān)鍵部位，用于監(jiān)測(cè)車(chē)輛在行駛過(guò)程中的振動(dòng)加速度。這些傳感器均采用了先進(jìn)的無(wú)線傳輸技術(shù)，將測(cè)量數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)采集系統(tǒng)，避免了布線帶來(lái)的干擾和不便。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的改裝也是關(guān)鍵環(huán)節(jié)。在車(chē)輛內(nèi)部安裝了一套高性能的數(shù)據(jù)采集儀，它能夠同時(shí)接收多個(gè)傳感器傳來(lái)的數(shù)據(jù)，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理和存儲(chǔ)。數(shù)據(jù)采集儀具備高速采樣能力，最高采樣頻率可達(dá)1000Hz，能夠準(zhǔn)確捕捉到雙質(zhì)量飛輪在不同工況下的動(dòng)態(tài)響應(yīng)變化。為了保證數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，還配備了獨(dú)立的電源系統(tǒng)，確保在車(chē)輛行駛過(guò)程中不會(huì)因?yàn)殡娫床▌?dòng)而影響數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確性。在改裝過(guò)程中，充分考慮了車(chē)輛的安全性和行駛性能。所有的傳感器和數(shù)據(jù)采集設(shè)備的安裝都經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的測(cè)試和驗(yàn)證，確保不會(huì)影響車(chē)輛的正常行駛。對(duì)車(chē)輛的電路系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化，避免出現(xiàn)短路、過(guò)載等問(wèn)題。在車(chē)輛外觀上，對(duì)改裝部位進(jìn)行了合理的隱藏和保護(hù)，保持了車(chē)輛的整體美觀性。還對(duì)改裝后的車(chē)輛進(jìn)行了全面的調(diào)試和校準(zhǔn)，確保各個(gè)傳感器和數(shù)據(jù)采集設(shè)備能夠正常工作，測(cè)量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠。通過(guò)對(duì)試驗(yàn)車(chē)輛的精心選擇和改裝，為雙質(zhì)量飛輪動(dòng)態(tài)特性的實(shí)車(chē)試驗(yàn)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，能夠更真實(shí)地獲取雙質(zhì)量飛輪在實(shí)際行駛工況下的動(dòng)態(tài)響應(yīng)數(shù)據(jù)。4.3.2試驗(yàn)工況設(shè)計(jì)為了全面、真實(shí)地模擬雙質(zhì)量飛輪在實(shí)際使用中的各種工況，精心設(shè)計(jì)了一系列豐富多樣的實(shí)車(chē)試驗(yàn)工況，涵蓋了車(chē)輛運(yùn)行的多個(gè)關(guān)鍵狀態(tài)和不同的路面條件。怠速工況是車(chē)輛靜止且發(fā)動(dòng)機(jī)保持最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)的狀態(tài)，此工況下發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩波動(dòng)相對(duì)較大，對(duì)雙質(zhì)量飛輪的減振性能是一個(gè)重要考驗(yàn)。在試驗(yàn)中，將車(chē)輛停放在平坦的試驗(yàn)場(chǎng)地，啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，使其保持在怠速轉(zhuǎn)速，如800r/min左右。通過(guò)傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)雙質(zhì)量飛輪在怠速工況下的扭矩、扭轉(zhuǎn)角度以及振動(dòng)加速度等參數(shù)，記錄這些參數(shù)隨時(shí)間的變化情況。觀察雙質(zhì)量飛輪在怠速時(shí)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩波動(dòng)的緩沖效果，分析其是否能夠有效降低振動(dòng)和噪聲，確保車(chē)輛在怠速狀態(tài)下的平穩(wěn)運(yùn)行。加速工況模擬了車(chē)輛從靜止到加速行駛的過(guò)程，這是一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩快速增加、轉(zhuǎn)速不斷上升的動(dòng)態(tài)過(guò)程。在試驗(yàn)中，設(shè)置了不同的加速模式，包括急加速和緩加速。急加速時(shí)，駕駛員迅速踩下油門(mén)踏板，使發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速在短時(shí)間內(nèi)快速提升，如在5s內(nèi)將發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速?gòu)牡∷偬嵘?000r/min，觀察雙質(zhì)量飛輪在這種快速扭矩變化情況下的響應(yīng)速度和扭矩傳遞特性，分析其是否能夠及時(shí)有效地緩沖發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩沖擊，避免對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)造成損害。緩加速時(shí)，駕駛員緩慢平穩(wěn)地踩下油門(mén)踏板，使發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速逐漸上升，如在10s內(nèi)將發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速?gòu)牡∷偬嵘?000r/min，研究雙質(zhì)量飛輪在這種相對(duì)平穩(wěn)的加速過(guò)程中的性能表現(xiàn)，包括扭矩傳遞的平穩(wěn)性和減振效果的持續(xù)性。勻速工況模擬了車(chē)輛在平坦道路上以恒定速度行駛的狀態(tài)，此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的扭矩相對(duì)穩(wěn)定，但雙質(zhì)量飛輪仍需保持良好的工作狀態(tài)，確保動(dòng)力的穩(wěn)定傳遞。在試驗(yàn)中，選擇了多個(gè)不同的勻速速度進(jìn)行測(cè)試，如60km/h、80km/h和100km/h。將車(chē)輛加速到設(shè)定的勻速速度后，保持油門(mén)踏板位置不變，使車(chē)輛穩(wěn)定行駛一段時(shí)間，如5分鐘。在這段時(shí)間內(nèi)，通過(guò)傳感器監(jiān)測(cè)雙質(zhì)量飛輪的各項(xiàng)參數(shù)，分析其在勻速工況下的扭矩波動(dòng)情況、扭轉(zhuǎn)角度變化以及振動(dòng)水平，評(píng)估其對(duì)動(dòng)力傳遞穩(wěn)定性的影響。減速工況模擬了車(chē)輛在行駛過(guò)程中減速的過(guò)程，這可能是由于駕駛員踩下剎車(chē)踏板或松開(kāi)油門(mén)踏板導(dǎo)致的。在試驗(yàn)中，同樣設(shè)置了不同的減速方式，包括緊急制動(dòng)和緩慢減速。緊急制動(dòng)時(shí)，駕駛員迅速踩下剎車(chē)踏板，使車(chē)輛快速減速，觀察雙質(zhì)量飛輪在這種突然的扭矩變化情況下的制動(dòng)響應(yīng)和扭矩緩沖能力，分析其對(duì)車(chē)輛制動(dòng)穩(wěn)定性的影響。緩慢減速時(shí)，駕駛員逐漸松開(kāi)油門(mén)踏板，使車(chē)輛自然減速，研究雙質(zhì)量飛輪在這種緩慢扭矩減小過(guò)程中的性能表現(xiàn)，包括其對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)的保護(hù)作用和減振效果的變化?？紤]到實(shí)際行駛中路面條件的多樣性，設(shè)計(jì)了不同路面條件下的試驗(yàn)工況。在顛簸路面試驗(yàn)中，選擇了一段具有明顯顛簸的鄉(xiāng)村道路，路面存在大量的坑洼和凸起。車(chē)輛以一定的速度，如30km/h行駛在該路面上，通過(guò)傳感器監(jiān)測(cè)雙質(zhì)量飛輪在顛簸路面行駛時(shí)受到的沖擊和振動(dòng)情況，分析其對(duì)路面不平引起的振動(dòng)的隔離和緩沖效果，以及這些振動(dòng)對(duì)雙質(zhì)量飛輪動(dòng)態(tài)特性的影響。在起伏路面試驗(yàn)中，選擇了一段具有連續(xù)起伏的山區(qū)道路，車(chē)輛在行駛過(guò)程中會(huì)經(jīng)歷上坡和下坡。觀察雙質(zhì)量飛輪在這種路面條件下，隨著車(chē)輛行駛狀態(tài)的變化，如上坡時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩增加、下坡時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩減小，其動(dòng)態(tài)特性的變化情況，研究其在不同行駛狀態(tài)下對(duì)動(dòng)力傳遞和減振的影響。通過(guò)設(shè)計(jì)這些豐富多樣的試驗(yàn)工況，能夠全面地模擬雙質(zhì)量飛輪在實(shí)際使用中的各種情況，為深入研究其動(dòng)態(tài)特性提供了真實(shí)、全面的數(shù)據(jù)支持，有助于準(zhǔn)確評(píng)估雙質(zhì)量飛輪在不同工況下的性能表現(xiàn)，為其優(yōu)化設(shè)計(jì)和應(yīng)用提供有力的依據(jù)。4.3.3試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集與處理在實(shí)車(chē)試驗(yàn)過(guò)程中，數(shù)據(jù)采集工作至關(guān)重要，它直接關(guān)系到試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。采用了一套先進(jìn)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要由傳感器、信號(hào)調(diào)理器和數(shù)據(jù)采集儀組成。傳感器作為數(shù)據(jù)采集的前端設(shè)備，負(fù)責(zé)感知雙質(zhì)量飛輪及車(chē)輛相關(guān)部件的物理量變化，并將其轉(zhuǎn)化為電信號(hào)輸出。在試驗(yàn)車(chē)輛上，安裝了多種類(lèi)型的傳感器，如扭矩傳感器用于測(cè)量雙質(zhì)量飛輪傳遞的扭矩，角度傳感器用于測(cè)量其扭轉(zhuǎn)角度，加速度傳感器用于監(jiān)測(cè)車(chē)輛的振動(dòng)加速度，這些傳感器均具備高精度和高靈敏度，能夠準(zhǔn)確捕捉到雙質(zhì)量飛輪在不同工況下的動(dòng)態(tài)響應(yīng)變化。信號(hào)調(diào)理器則對(duì)傳感器輸出的電信號(hào)進(jìn)行放大、濾波、隔離等處理，以滿(mǎn)足數(shù)據(jù)采集儀的輸入要求。由于傳感器輸出的信號(hào)通常較為微弱，且可能受到外界干擾的影響，信號(hào)調(diào)理器通過(guò)放大電路將信號(hào)幅度提升到合適的范圍，以便數(shù)據(jù)采集儀能夠準(zhǔn)確采集。利用濾波器去除信號(hào)中的噪聲和干擾成分，提高信號(hào)的質(zhì)量。通過(guò)隔離電路，防止不同電路之間的相互干擾，確保信號(hào)的穩(wěn)定性和可靠性。數(shù)據(jù)采集儀是整個(gè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的核心，它負(fù)責(zé)接收經(jīng)過(guò)信號(hào)調(diào)理器處理后的信號(hào)，并進(jìn)行數(shù)字化轉(zhuǎn)換、存儲(chǔ)和初步分析。本試驗(yàn)采用的數(shù)據(jù)采集儀具備高速采樣能力，最高采樣頻率可達(dá)1000Hz，能夠快速準(zhǔn)確地采集大量的數(shù)據(jù)。它還具備大容量的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能，能夠?qū)崟r(shí)存儲(chǔ)試驗(yàn)過(guò)程中采集到的所有數(shù)據(jù)，以便后續(xù)進(jìn)行詳細(xì)分析。數(shù)據(jù)采集儀還可以根據(jù)預(yù)設(shè)的參數(shù)，對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行初步的統(tǒng)計(jì)分析，如計(jì)算平均值、最大值、最小值等，為實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)試驗(yàn)過(guò)程提供參考。采集到的數(shù)據(jù)往往存在噪聲和干擾，需要進(jìn)行一系列的數(shù)據(jù)處理操作，以提高數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性。濾波是數(shù)據(jù)處理的重要環(huán)節(jié)之一，采用了低通濾波器對(duì)采集到的信號(hào)進(jìn)行處理。低通濾波器能夠允許低頻信號(hào)通過(guò)，而衰減高頻噪聲信號(hào)，從而有效地去除信號(hào)中的高頻噪聲。對(duì)于扭矩信號(hào)，由于其主要包含低頻的扭矩變化信息，而高頻噪聲可能是由于傳感器的固有噪聲、電磁干擾等原因產(chǎn)生的，通過(guò)低通濾波器可以使扭矩信號(hào)更加平滑，準(zhǔn)確反映雙質(zhì)量飛輪的扭矩傳遞特性。降噪處理也是必不可少的步驟。除了采用濾波方法外，還利用了小波降噪技術(shù)。小波降噪是一種基于小波變換的信號(hào)處理方法，它能夠根據(jù)信號(hào)的特征，自適應(yīng)地選擇小波基函數(shù)，對(duì)信號(hào)進(jìn)行分解和重構(gòu)，從而有效地去除噪聲。在雙質(zhì)量飛輪動(dòng)態(tài)特性試驗(yàn)中，小波降噪技術(shù)可以在保留信號(hào)主要特征的前提下，進(jìn)一步降低噪聲的影響，提高數(shù)據(jù)的質(zhì)量。數(shù)據(jù)擬合是為了更準(zhǔn)確地描述雙質(zhì)量飛輪的動(dòng)態(tài)特性，通過(guò)數(shù)學(xué)模型對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合。對(duì)于扭矩與扭轉(zhuǎn)角度之間的關(guān)系，可以采用多項(xiàng)式擬合的方法，通過(guò)最小二乘法確定多項(xiàng)式的系數(shù)，從而得到扭矩與扭轉(zhuǎn)角度之間的數(shù)學(xué)表達(dá)式。這樣可以更直觀地分析雙質(zhì)量飛輪的扭轉(zhuǎn)剛度等參數(shù)，以及它們?cè)诓煌r下的變化規(guī)律。通過(guò)數(shù)據(jù)擬合，還可以對(duì)雙質(zhì)量飛輪在不同工況下的性能進(jìn)行預(yù)測(cè)和評(píng)估，為其優(yōu)化設(shè)計(jì)提供參考依據(jù)。通過(guò)精心設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)采集方法和嚴(yán)格的數(shù)據(jù)處理流程，能夠從實(shí)車(chē)試驗(yàn)中獲取準(zhǔn)確、可靠的數(shù)據(jù)，為深入研究雙質(zhì)量飛輪的動(dòng)態(tài)特性提供堅(jiān)實(shí)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，有助于揭示雙質(zhì)量飛輪在實(shí)際使用中的工作規(guī)律和性能特點(diǎn)。五、試驗(yàn)案例分析5.1某車(chē)型雙質(zhì)量飛輪臺(tái)架試驗(yàn)5.1.1試驗(yàn)?zāi)康呐c方案本試驗(yàn)旨在深入研究某車(chē)型雙質(zhì)量飛輪在特定工況下的動(dòng)態(tài)特性，全面驗(yàn)證其設(shè)計(jì)參數(shù)的合理性，為該車(chē)型傳動(dòng)系統(tǒng)的優(yōu)化和性能提升提供關(guān)鍵依據(jù)。該車(chē)型搭載了一臺(tái)2.0T渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)，最大功率為180kW，最大扭矩為350N?m，主要應(yīng)用于城市道路和高速公路行駛。針對(duì)其應(yīng)用場(chǎng)景和發(fā)動(dòng)機(jī)特性，設(shè)定了多種具有代表性的試驗(yàn)工況。在試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)中，重點(diǎn)關(guān)注不同扭矩和頻率激勵(lì)下雙質(zhì)量飛輪的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。采用正弦波激勵(lì)來(lái)模擬發(fā)動(dòng)機(jī)輸出扭矩，通過(guò)改變激勵(lì)頻率和幅值，精確模擬發(fā)動(dòng)機(jī)在不同轉(zhuǎn)速和負(fù)載下的工作狀態(tài)。激勵(lì)頻率范圍設(shè)定為5-50Hz，涵蓋了發(fā)動(dòng)機(jī)怠速、低速行駛、高速行駛等多種工況下的常見(jiàn)頻率；激勵(lì)幅值則設(shè)置為發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩的30%-100%，以研究雙質(zhì)量飛輪在不同扭矩負(fù)載下的性能表現(xiàn)。在模擬發(fā)動(dòng)機(jī)怠速工況時(shí)，將激勵(lì)頻率設(shè)置為10Hz，激勵(lì)幅值設(shè)置為發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩的30%，約105N?m；在模擬高速行駛工況時(shí)，將激勵(lì)頻率設(shè)置為40Hz，激勵(lì)幅值設(shè)置為發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩的80%，約280N?m。試驗(yàn)過(guò)程中，通過(guò)高精度的扭矩傳感器、角度傳感器和磁電傳感器，實(shí)時(shí)采集雙質(zhì)量飛輪的扭矩、扭轉(zhuǎn)角度和轉(zhuǎn)速等關(guān)鍵數(shù)據(jù)。扭矩傳感器安裝在雙質(zhì)量飛輪的輸出軸上，采用應(yīng)變片式扭矩傳感器，精度可達(dá)±0.1%FS，能夠準(zhǔn)確測(cè)量雙質(zhì)量飛輪傳遞的扭矩變化。角度傳感器安裝在初級(jí)飛輪和次級(jí)飛輪之間，選用光電式角度傳感器，精度為±0.01°，用于精確測(cè)量?jī)烧咧g的相對(duì)扭轉(zhuǎn)角度。磁電傳感器安裝在飛輪的旋轉(zhuǎn)部件上，用于測(cè)量轉(zhuǎn)速，其測(cè)量精度高，響應(yīng)速度快，能夠?qū)崟r(shí)捕捉轉(zhuǎn)速的變化。這些傳感器將采集到的數(shù)據(jù)傳輸至數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)具備高速采樣能力，最高采樣頻率可達(dá)100