起動(dòng)機(jī)沖擊緩沖系統(tǒng)的工作機(jī)理

1、起動(dòng)機(jī)沖擊的產(chǎn)生機(jī)理

當(dāng)起動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，動(dòng)力傳遞路線，動(dòng)力由電樞太陽輪端經(jīng)由固定的減速齒圈驅(qū)動(dòng)行星齒輪旋轉(zhuǎn)，繼而帶動(dòng)行星輪軸，然后驅(qū)動(dòng)單向離合器和驅(qū)動(dòng)齒輪，驅(qū)動(dòng)齒輪經(jīng)撥叉作用使之與發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪齒圈強(qiáng)制進(jìn)行嚙合、傳動(dòng)、脫離，繼而完成整個(gè)起動(dòng)過程。在起動(dòng)機(jī)動(dòng)力傳遞過程中，從電樞太陽輪動(dòng)力輸入端到起動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)齒輪動(dòng)力輸出端，中間動(dòng)力傳遞過程均為齒輪傳動(dòng)，且伴隨著齒輪嚙合沖擊。當(dāng)旋轉(zhuǎn)的起動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)齒輪與靜止發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪齒圈進(jìn)行強(qiáng)制嚙合的時(shí)候會(huì)產(chǎn)生很大的沖擊，是起動(dòng)機(jī)沖擊的主要來源。

由以上分析可知，齒輪嚙合沖擊是起動(dòng)機(jī)沖擊的主要形式。由于齒輪傳動(dòng)在機(jī)械裝置中的廣泛應(yīng)用，對(duì)于齒輪嚙合沖擊的動(dòng)態(tài)特性   一直受到密切關(guān)注，以期降低齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)中的沖擊與噪聲，提高其使用性能和壽命。對(duì)于引起齒輪沖擊的因素主要?dú)w納為以下兩個(gè)方面：一是由于輪齒產(chǎn)生變形或齒輪加工誤差而產(chǎn)生的嚙入嚙出沖擊；二是由于齒側(cè)間隙產(chǎn)生的沖擊。此外，嚙合接觸的輪齒在工作時(shí)，還會(huì)產(chǎn)生接觸沖擊，即兩齒輪相互嚙合，當(dāng)主動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速增加，繼而接觸推動(dòng)從動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)，這個(gè)過程從接觸動(dòng)力學(xué)的角度上來說是一個(gè)接觸沖擊的過程，此沖擊過程也可表述為：輪齒因瞬態(tài)法向相對(duì)接觸速度的不同而引起的沖擊。

通過對(duì)影響齒輪沖擊力大小因素的   ，得出以下兩方面的結(jié)論：

(1)齒輪嚙合沖擊與齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量有關(guān)。增大齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量可以減小嚙合沖擊，但相應(yīng)的會(huì)降低齒輪的固有頻率，易使齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)產(chǎn)生共振。

(2)起動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)齒輪與發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪齒圈齒輪嚙合力沖擊性大，且隨轉(zhuǎn)速增加有增大趨勢(shì)，且改變起動(dòng)機(jī)安裝機(jī)體和軸的剛度大小對(duì)嚙合力影響較大。

根據(jù)以上結(jié)論可知，起動(dòng)機(jī)沖擊力與起動(dòng)慣量、沖擊轉(zhuǎn)速有關(guān)。因此，在接下來對(duì)起動(dòng)機(jī)沖擊緩沖系統(tǒng)特性的試驗(yàn)方法中應(yīng)設(shè)置一個(gè)可調(diào)慣量輪系和轉(zhuǎn)速測(cè)量裝置，以滿足試驗(yàn)   需要。為   加真實(shí)的模擬出起動(dòng)機(jī)的正常的工作狀態(tài)下的沖擊力，可根據(jù)起動(dòng)機(jī)功率的不同，匹配相對(duì)應(yīng)的起動(dòng)慣量。

2、起動(dòng)機(jī)緩沖系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

起動(dòng)機(jī)緩沖系統(tǒng)是為了衰減起動(dòng)機(jī)起動(dòng)過程中的沖擊，其組成為橡膠緩沖元件和橡膠固定套，橡膠緩沖元件的三維實(shí)體模型。橡膠緩沖元件的安裝位置，起動(dòng)機(jī)減速齒圈嵌套在橡膠緩沖元件上，橡膠緩沖元件有嵌套在橡膠固定套上，橡膠固定套與起動(dòng)機(jī)殼體固定連接。

3、起動(dòng)機(jī)緩沖系統(tǒng)的緩沖機(jī)理

由緩沖系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)可知，起動(dòng)機(jī)緩沖系統(tǒng)的主要組成部分為橡膠緩沖元件。對(duì)于橡膠元件的特性和力學(xué)模型做以下分析：

1)橡膠元件的特性

橡膠元件是沖擊減振應(yīng)用中的元件。橡膠元件是粘彈性阻尼材料的阻尼結(jié)構(gòu)，能把振動(dòng)能通過阻尼材料的內(nèi)部摩擦消耗掉，且單位體積內(nèi)貯存能量比較高，并有著很高的轉(zhuǎn)換效率。尤其是在不需要附加阻尼材料的情況下就能產(chǎn)生較高的阻尼，噪音小，價(jià)格相對(duì)比較便宜。相比其他金屬彈簧，橡膠元件具有以下優(yōu)點(diǎn)：

①三向彈簧剛度

橡膠元件的形狀可以任意的選擇，因此如果能合理地選擇X， Y， Z三個(gè)方向的剛度比，就能夠使得這三個(gè)方向自由度的剛度達(dá)到預(yù)期值，而金屬彈簧一般只能利用一個(gè)自由度的彈簧剛度。

②優(yōu)越的振動(dòng)能量耗散能力

由于橡膠材料是靠分子之間的摩擦來消耗外部的沖擊能量，因此橡膠材料具有很好的內(nèi)摩擦性能(硫化橡膠的內(nèi)摩擦比金屬彈簧大100倍以上)，由摩擦產(chǎn)生的阻尼可衰減沖擊的波幅值，并使之很快趨于停止。

③彈性模量小

橡膠元件的彈性模量很小，因此可以   較大的彈性變形，容易實(shí)現(xiàn)理想的非線性特性。

④高頻隔振和隔音效果

橡膠元件對(duì)于高頻振動(dòng)的阻尼隔振效果特別好，其隔音效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于金屬彈簧。

⑤支承裝置尺寸小

橡膠材料非常容易和金屬材料產(chǎn)生牢固的粘結(jié)，經(jīng)過硫化的橡膠材料，其能量貯存能力是同等質(zhì)量下彈簧鋼的150倍。因此，橡膠元件可以制成   小的體積，且支承裝置簡(jiǎn)單。

⑥橡膠元件安裝和拆卸比較簡(jiǎn)便，而且無需潤滑，有利于維護(hù)和保養(yǎng)。

2)橡膠元件的力學(xué)模型

橡膠元件是一種高分子非線性粘彈性材料，不是單純的彈性體，因此想要   計(jì)算橡膠元件的彈性特性非常困難，且其力學(xué)特性比較復(fù)雜。由于橡膠元件的粘彈性特點(diǎn)，可將其簡(jiǎn)化為變剛度變阻尼的力學(xué)模型，剛度阻尼模型代替橡膠元件在某一方向的力學(xué)特性。試驗(yàn)證明橡膠元件在小變形即應(yīng)力一應(yīng)變曲線在變形<15%時(shí)，力與變形可近似視為線性關(guān)系。若變形較大，橡膠元件剛度則呈非線性，尤其在壓縮時(shí)剛度會(huì)急劇增加。橡膠是一種粘彈性材料，具有內(nèi)部摩擦的阻尼特性，即存在應(yīng)變滯后于應(yīng)力的現(xiàn)象。在起動(dòng)機(jī)起動(dòng)沖擊狀態(tài)下，應(yīng)力一應(yīng)變將形成一橢圓形遲滯回線。滯遲回線形狀，其中占為橡膠緩沖元件的壓縮位移，F(xiàn)為沖擊載荷幅值。該遲滯回線包含的面積，代表內(nèi)部阻尼消耗的功，即一個(gè)循環(huán)內(nèi)所消耗的。