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/ NetNews Usenet Archive 1992 #20 / NN_1992_20.iso / spool / rec / autos / tech / 12475 < prev    next >
Encoding:
Internet Message Format  |  1992-09-10  |  4.3 KB
  1. Path: sparky!uunet!gatech!rutgers!ub!acsu.buffalo.edu!ubvmsb.cc.buffalo.edu!v087mxgb
  2. From: v087mxgb@ubvmsb.cc.buffalo.edu (Shawn E Thompson)
  3. Newsgroups: rec.autos.tech
  4. Subject: Re: Vibration (drivetrain modification) - expert (imNSho) opinion
  5. Keywords: auto, repair, vibration, modification
  6. Message-ID: <BuE01w.2qv@acsu.buffalo.edu>
  7. Date: 11 Sep 92 00:01:00 GMT
  8. References: <1992Sep10.160714.3616@porthos.cc.bellcore.com>
  9. Sender: nntp@acsu.buffalo.edu
  10. Organization: University at Buffalo
  11. Lines: 109
  12. News-Software: VAX/VMS VNEWS 1.41
  13. Nntp-Posting-Host: ubvmsb.cc.buffalo.edu
  14.  
  15. In article <1992Sep10.160714.3616@porthos.cc.bellcore.com>, jimo@navaho.uucp (25656-o'keefe) writes...
  16. > 
  17.  
  18. Jim (& all interested parties)
  19.  
  20.  
  21. interesting story. 
  22.  
  23.  
  24. I used to design torsional vibration dampers for crankshafts
  25. and driveshafts/drivetrains. 
  26.  
  27.  
  28. I have specific knowledge of specific applications that
  29. I would probably be more professional *not* to disclose.
  30.  
  31.  
  32. Anyway, the problem between the 2 driveshaft designs 
  33. is the added spring-mass effect of an additional 
  34. U-joint and torsional mass. 
  35.  
  36. See, U-joints induce a sinusoidal impulse frequency
  37. (freq=1/(2*angualr velocity), that causes torsional
  38. vibration. This is due to the 180 degree symmetry of
  39. the non-uniform load transfer between the input and
  40. output shafts across the joint. Having *2* U-joints
  41. mounted 90 degrees out of phase cancels the effect this
  42. has on output angular velocity and makes it constant
  43. (and equal to input angular velocity). However, at the
  44. shaft (between the two joints) there is still a sinusoidally
  45. varying angular velocity (hence angular acceleration and
  46. torque). This causes torsional vibration of the shaft.
  47.  
  48. Torsional vibration is the twisting of the
  49. shaft (in addition to its rotational speed).
  50.  
  51. Now, generally this vibration is usually relatively
  52. small and the energy is consumed in the hysteresis 
  53. damping of the driveshaft components and the coulomb
  54. damping in the system's friction.
  55.  
  56. Now, I have to digress to the engine to make a point:
  57.  
  58. In a IC engine the crankshaft experiences this same
  59. effect, but on a much larger scale, from the movement
  60. of the piston/rod masses and the firing pressure of
  61. the combustion cycle.
  62.  
  63. In this kind of system , this effect can cause catastophic
  64. torsional stress failure of the crankshaft and related
  65. components. One of two things are used to solve this:
  66.  
  67. 1. In gasoline engines (high volume passenger cars, etc)
  68. it is more economical to add a spring-mass to the system
  69. to move the critical resonant frequency(-ies) out of the
  70. normal operating range of the engine (higher *usually*).
  71. This is what your harmonic balancer does!
  72.  
  73. 2. In Diesel engines and high-compression gasoline engines
  74. where higher firing pressures cause a much greater manifestation
  75. of this phenomenon, a viscous or friction torsional vibration
  76. damper is added to the system to actually convert the torque
  77. energy into heat.
  78.  
  79.  
  80. Back to drivetrains:
  81.  
  82.  
  83.  
  84. In a drivetrain, this effect is much more subtle (although it
  85. may not seem it in your van). These can be solved the same ways.
  86. Your mechanic changed the spring-mass characteristics of your
  87. system (effectively stiffening your drive-train torsionally
  88. and raising the natural (resonant) frequencies out of the
  89. operating range). This *may* work, but it could also raise
  90. a lower order harmonic into your operating range.
  91.  
  92. Also, be careful about replacing a driveshaft. The auto industry
  93. is extremely price sensitive, so they would *not* add a more
  94. expensive two-piece driveshaft design without good reason.
  95.  
  96. You may introduce excessive side-loading on the system and
  97. possibly acclerate wear on the bearings. I dunno, its hard 
  98. to tell without all the design details.
  99.  
  100. Although this doesn't help you, I must tell you, returning 
  101. to a dealer cannot help you if this is a design problem....
  102.  
  103.  
  104. Best bet is to add a harmonic driveshaft balancer to your
  105. stock driveshaft. Problem is radial height is at a premium under
  106. a vehicle, so getting an effective one is challenging.
  107.  
  108. These are manufactured and available. They can bolt over the shaft
  109. or at the joints, or some other convenient location...
  110.  
  111. Check around for one of these in particular. You may have to 
  112. experiment with the various sizes (masses/spring rates of the
  113. rubber interface) until you get the optimum setup.
  114.  
  115.  
  116.  
  117. Good Luck
  118.  
  119.  
  120.  
  121. Shawn Thompson
  122. (ex-automotive-industry-engineer-now-temporarily-a-microscope-
  123. engineer-where-the-heck-did-that-connection-come-from?)
  124.