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技研 | 汽车动力总成悬置系统的设计理论研究

机体组件 2022-8-29 14:45 Au: 汽车大家

摘要:在振动系统傍边,动力总成系统是重要的振动子系统,是由发动机、离合器、变速箱等零部件配合组合而成的,动力总成系统是通过悬置元件毗连在车架(底盘)上的。对悬置系统进行研究并做公道的优化,在完善系统隔振水平以及提升解耦能力有着很是重要的意义。

关键词:动力总成;悬置系统;振动传递率


引言

在振动系统傍边,动力总成系统是重要的振动子系统,是由发动机、离合器、变速箱等零部件配合组合而成的,动力总成系统是通过悬置元件毗连在车架(底盘)上的。对悬置系统进行研究并做公道的优化,在完善系统隔振水平以及提升解耦能力有着很是重要的意义。


一、动力总成悬置系统的假定

一般来说,动力总成悬置系统不是一个线性系统,而是有着很多零部件一起组合而成的,这也是十分复杂的汽车振动系统傍边的子系统之一。对于这样的非线性系统而言,要对其进行减振性能的分析是十分困难的。因此,要对悬置系统进行一些公道假定:

(1)假定动力总成为绝对缸体机关;

(2)发动机在水平、垂直及其回转偏向上发生的振动互不干与;

(3)发动机在旋转上的角速度为一固定值。

以此为根本,进而来分析悬置系统的主要振动源有:

(1)发动机由于上下运动,而发生的垂直偏向振动;

(2) 发动机自身绕横轴而发生的振动;

(3)发动机由于回转力矩的作用,所引起的振动。


二、动力总成悬置系统激励形成的说明

经研究得出,影响汽车动力总成的振动的因素有很多,且各类因素的发生也十分多变。可是依据振动的主要来源,可分为以下几种形式:

(1)因路面激励而引起的激励振动,频率小于2.5Hz ;

(2)因汽车忽然加减速造成的纵向振动,是汽车惯性力出现所致使的;

(3)因发动机刚性太低致使的弯曲振动;

(4)因各个气缸受力分歧所致使的振动,主要原因是气缸燃烧不均而引发的;

(5) 由于不服衡作用致使的简谐运动;

(6)由于往复运动与不服衡回转致使力和力矩的发生。

要满足悬置系统的减振效果,必有两个激振作用于动力总成之上,第一种是由路面较差的因素所引起的频率较低的振动,这种振动的传递主要是通过悬架系统传至动力总成来实现的。第二种激励更加重要,虽然现今世界具有先进的制造工艺和公道的设计理念,可是动力总成在工作时自身会引发振动情况的现象仍然存在。第一种激励源会发生较大的振动幅度,可是激励的发生大大都都是属于低频范围内的,总体上小于2.5Hz,因此可以说明发动机的主体振动激励是由燃气爆炸及曲轴的不服衡转动在发动机气缸内发生的往复扭矩激扰而发生的。


三、动力总成悬置系统的减振原理

由于6 自由度汽车发动机内部的悬置系统特别复杂,其振动进程研究起来也繁琐,因此便于研究,可以将悬置系统转换为单自由度振动进程,其结构显示在图1 中。


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将发动机竖向所具有的激振力设为方程Feq=Fsin(ωt), 方程中Fsin(ωt) 用Fejwt 暗示,动力总成在激振力作用下发生的垂向位移用x 暗示,那末动力微分方程如下


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用激振力暗示在垂直偏向上发动机发生的位移幅值X


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传递到根本上的力巨细FT 为


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发生力的幅值巨细A 为


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传递率TR 用FT 和Feq 的幅值比来暗示,即


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式中:f ——频率,单元MHz ;

k ——弹簧自身刚度,单元N/mm ;

ωn——系统自身频率,单元Hz,ωn=√(k/m)

ω ——激振频率,单元Hz ;

m——系统集中的重量,单元kg ;

ζ——阻尼比, ;c 是粘性阻尼系数,单元N·s/mm ;

Cc——粘性阻尼系数临界值,单元N·s/mm, ;

λ ——频率比, 。


由上述公式可得:

(1)当λ<1 时,会发生较低的激振频率,汽车几近连结静止状态。

(2)当λ=1 时,为共振点,此点也可称为系统的危险点,在这一点时系统发生的振幅会随着阻尼比的稍微变更而发生较大的变更,具有相当大的破坏性,应尽可能避免此类情况的发生;

(3)当0.75<λ<√2

时,为隔离区,传递率TR 在此区域内大于1,在此区域内振动幅值较之前变化更大,这是在经过隔振处置之后的表示,所以这并没有起到很好的隔振作用,因此在进行研究时必须躲避隔离区。

(4)当λ>√2

时,是工作区域,在该区域内振动一般不大,而且不管阻尼值为多大,当阻尼比数值增加时,传递率会无穷趋于0,到达杰出的隔振效果。

所以今朝可以研究出,斟酌频率范围时,应尽量选取工作区内的频率比值,选用公道的阻尼参数。


四、动力总成悬置系统弹性元件安插

今朝驾驶员及乘客对汽车乘坐舒适性的要求越来越高,研究工作者大都都是将弹性元件直接安装在车架结构上,从而下降振动所造成的影响。假如在弹性元件概况出现作用力,同时只会在力的发生偏向上出现弹性位移,那末便可以将作用力偏向称作弹性主轴偏向。就汽车动力总成悬置而言,属于很是复杂的振动体系,系统的特性和系统的解耦水平是与悬置点的安插方式及个数有一定关系的。


(1)悬置点常用数量

今朝,实车傍边大都都运用三点式和四点式类型的悬置安插。

①三点式安插:由于该类型的安插能够确定一个面,所以安插方式发生的影响不会因车架变更而发生变化,而且这种悬置具有空间需求小、结构简单、设计简单及固有频率低等优点,被普遍应用于实车傍边。

②四点式安插:因四点式安插形式能更大范围的抵抗作用力,所以会大大减小频率的安插区间,这样会造成不易避开低频振动的成果,致使极为不理想的减振效果。


(2)悬置常用到的安插形式

在实际进程中,对弹性悬置体系进行设计时,通常城市将安插是否对称纪律放在斟酌之列,目标在于避免安插形式不正确而致使系统发生耦合现象。图2 先容了普遍采用的悬置散布方式:


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①平置式。如图2(a)所示,结构相对不复杂、设计起来较为方便,不需要很高的装配精度,在后置发动机结构上普遍应用,且系统坐标轴x、y、z 三轴偏向与弹性主轴的三个偏向相同,此安插方式固定可靠,而且具有杰出的隔振效果。

②斜置式。如图2(b)所示,如今被普遍应用的一种安插方式,悬置元件成V 型倾斜安插且左右对称。较比平置式,这种安插方式更加复杂,此安插形式能把系统总成位移控制在很好的范围内,且具有杰出的横侧向刚度。


五、结语

对悬置系统的设计是今朝整车降噪减振的重要研究范畴,通过对动力总成悬置系统根基理论的研究,说了然橡胶悬置元件在动力总成悬置系统中的功用,并对减振的理论进行了系统的分析,可以将悬置系统进行优化结构设计,进而改良汽车的振动性能。


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