发动机悬置系统基础培训.ppt

每天进步一点点长城汽车长城汽车发动机悬置系统课程内容课程内容1、发动机悬置的发展2、发动机悬置的布置形式3、发动机悬置的设计4、总结回顾发动机悬置的发展一.悬 置的发展历程半二、发动机悬置的类型：二、发动机悬置的类型： 汽车是一个由多个质量体、弹性体和阻尼组成的多质量系统，发动机是汽车上的一个主要振动源，其振动由动力总成经悬置系统传递给车架或车身，良好的发动机悬置系统参数设计可以有效地降低汽车整车地振动和噪声水平。 因此悬置系统特性地选择首先要隔离发动机自身地振动，即不让发动机不平衡力造成地振动过分地传向车体。这就要求悬置系统地固有频率低于发动机怠速工况下激振频率的0.7倍。一般发动机在低怠速（80050r/min）的固有频率为2528.3Hz左右，故要求悬置的固有频率低于17.519.6Hz，一般在520Hz范围内。三、发动机悬置设计的目的：三、发动机悬置设计的目的： 一、悬置点的数量：一、悬置点的数量： 悬置点的数量根据动力总成的长度、质量、用途和安装方式等决定，悬置系统可以有3、4、5点悬置。一般在汽车上采用三点及四点悬置系统，因为在振动比较大时，如果悬置点的数量增多，当车体变形时，有的悬置点会发生错位，使发动机或悬置支架受力过大而造成损坏。 三点支承的优点是不管汽车怎样颠簸、跳动，它总能保证各支承点处在一个平面上，这就大大改善了机体的受力情况。而四点悬置的前后两个悬置主要用于防止动力总成的扭转，扭转刚度较三点悬置大。 发动机悬置的布置形式 左悬置：与变速箱连接布置，主要起动力总成限位及支撑作用等。 右悬置：与发动机连接布置可隔离发动机燃烧激振、惯性力激振及路面激振等。 后悬置：与变速箱连接布置，具有纵向限位、承受扭矩、行驶状况限位等作用。三点悬置简图三点悬置系统：三点悬置系统： 能克服大扭转反作用力，不过扭转刚度较大，不利于隔离低频振动。 左右悬置：接近扭转惯性轴布置，可上下方向支撑动力总成，有振动解藕作用。 前后悬置：与变速器连接，具有纵向限位、行驶状况限位 、承受扭矩等作用。 四点悬置简图四点悬置系统：四点悬置系统：现开发车型悬置布置形式现开发车型悬置布置形式S16三点悬置系统V08四点悬置系统 1、悬置系统解耦的目的 当弹性支撑的缸体在一个自由度上的自由振动独立于另一个自由度上的自由振动时，我们说这两个自由度的振动是解耦的。动力总成具有六个自由度（X向/Y向/Z向/平遥 / 横遥 / 纵遥），并且是互为耦合的。耦合的作用使发动机振动互相激励而加大，振动频率范围变宽。要想达到同解耦时相同的隔振效果，就需要更软的悬置软垫，这就使得动力总成与周围零件之间有较大的相对位移，易于周围零件发生干涉。二、悬置系统的解耦二、悬置系统的解耦 另外，由于各自由度振动的互为耦合，很难对某个产生共振的自由度上的频率进行个别改进而不影响其它自由度上的隔振性能。2、悬置系统弹性中心 作用于动力总成上的外力，如果通过悬置系统的弹性中心，则动力总成只会发生平动而不产生转动。反之，动力总成在产生平动的同时还会产生转动，即运动耦合。 同样，如果一个外力矩绕弹性中心主轴线作用于动力总成上时，动力总成只会产生转动而不产生平动。反之，在产生振动的同时还会产生平动，出现两自由度运动耦合。 弹性中心是由弹性原件的刚度和几何布置决定的，与被支承物体的质量无关。理论上如果动力总成的质心通过发动机悬置的弹性中心时，就可获得六个自由度上的振动 解耦。但在实际中是很难实现的，发动机的激励主要是垂直和扭转，因此只要在主要振动方向进行解耦即可。3、扭矩轴与主惯性轴 当刚体绕任意方向的轴线旋转时一般要产生一个使该旋转轴改变方向的力矩，但是在这些任意方向的轴线中，必然存在一些轴线使刚体绕其旋转时不产生改变该轴线方向的力矩，这样的轴线就称为刚体的主惯性轴。刚体内外一般有无数个主惯性轴存在，但通过某一点只存在三个相互正交的轴，发动机主惯性轴即是指在质心相互正交的三根主轴。 通常情况下，作用于发动机上的外力为绕曲轴的扭矩，而曲轴与主惯性轴不重合，因此，在此外力矩的作用下，发动机并不沿任何一根主惯性轴转动，而是绕某一特殊的轴转动，此轴即为扭矩轴。 如果倾覆力矩是发动机主要的外激振力，则把左、右悬置（横置式）布置在扭矩轴上可以得到若干模态的解耦，所以通常的布置是将左、右悬置的弹性中心落在扭矩轴上。主惯性轴、扭矩轴及曲轴位置中心线相对位置示意图弹性中心左悬置右悬置 发动机悬置是安装在发动机与汽车底盘之间，用于支撑动力总成和隔离（减少）发动机振动能量向底盘(车身)传播为目的的隔振系统。 设计合理的悬置系统可以明显地降低汽车动力总成和车体振动，改善汽车的乘坐舒适性，并且还可以延长发动机与其它部件的使用寿命。 采用以下方法可得到隔振性能优良的悬置系统： 1、开发和采用结构复杂、隔振性能优良的悬置元件：例如液压悬置（hydraulic Mount)等。 2、正确选择悬置的各项参数合理布置悬置的位置，最大限度的发挥悬置系统的隔振性能。发动机悬置的设计一一 橡胶悬置橡胶悬置悬置软垫的结构形式 在设计发动机悬置时必须充分考虑悬置的使用目的，例如支承的质量和限制的位移等，选择合理的形状。悬置的基本形状有三种，即压缩式，剪切式和倾斜式（见下图）。压缩式倾斜式剪切式如下图所示为三种悬置软垫的基本特性及用途，其中倾斜式软垫的特性优于其它两种，所以一般情况下采用倾斜式的悬置结构。悬置软垫的限位 如果动力总成的位移过大，将使动力总成本身，或使进排气系统、操纵机构、管路、接线等和周围机件相碰，产生损伤，同时悬置软垫也容易损坏。为此，必须从悬置结构上限制过大位移。 1、增加位移较大方向上的悬置刚度。例如：在汽车加速行驶或转弯行驶时，动力总成产生的惯性力可能使动力总成产生较大的位移。为了限制动力总成的位移，则需要设计较硬的悬置，即大刚度悬置软垫。 2、采用非线性、变刚度的悬置结构，以同时减小小激振力引发的振动和限制大激振力时大的振动位移。例 如，在汽车停驶发动机怠速运转，或汽车等速行驶时，发动机的输出转矩较小。这时，需把悬置软垫的刚度设计的较低，以此来有效的隔离振动。但在快速起步时，驱动转矩的反力十分大可使动力总成产生较大的振动，另外，汽车在不平路面上行驶时，随着整车的大幅度上下颠动，动力总成也产生很大的上下惯性力，此时需悬置软垫的刚度变大，可有效的限制动力总成的振动和位移。悬置软垫的特性1.刚度：弹性零件的静刚度是指产生单位变形量的弹簧负荷，即力与位移的比值；动刚度是指激励的幅值与位移的幅值之比。2、疲劳破坏强度（多少万次） 一般指悬置在某一频率、额定负荷，总的振动在多少万次后不破坏，是破坏寿命的一个重要指标。3、粘接面的剥离 一般设计中要求橡胶与金属骨架的粘接强度高于3MPa，但由于悬置长期在高温环境下使用后，粘接面的粘接强度下降引起剥离而导致损坏。4、老化 悬置软垫在使用中，不可避免的会受到热、臭氧和紫外线等的作用，造成悬置软垫的抗拉强度、力学性能下降，并产生裂纹。5、永久变形 悬置软垫在使用中反复地变形，且在受热等因素影响下，橡胶将产生永久变形，使橡胶件地尺寸发生变化。6、悬置软垫的阻尼 根据悬置系统的幅频相应特性，当动力总成在低频振动时，为了减小振动的振幅，应采取阻尼因数较大的软垫；而当动力总成在30Hz以上的高频振动时，为了降低动力总成振动对整车的影响，切断高频振动的传递，应该使软垫的阻尼越小越好，阻尼越小，振动相应越小。 二 液压悬置 只使用橡胶软垫，很难产生很大地振动阻尼。为了改善冲击等过大的振动，悬置必须具有很大的阻尼力，这就需要液压悬置，它同样可降低高频时的悬置刚度，提高减振降噪效果。1）液压悬置的构造 惯性通道解耦盘式液压悬置结构见下图，用一个中心螺栓将一个普通的锥形橡胶悬置垫（橡胶主簧）固定在顶部，与隔板一起构成上腔。下腔由一个弹性皱皮膜和隔板构成，皱皮膜由一个固定盖保护，固定盖与皱皮膜构成与大气相通的气室。隔板开有环行或螺旋形通道，阻尼缓冲液可由此通道经上腔流到下腔。流道板主簧解耦膜阻尼孔惯性通道解耦盘式液压悬置2）液压悬置的工作原理 当悬置在A端（上端）受到低频、大振幅激励时（150Hz，12mm），解耦盘的的位移幅值较大，达到其上极限和下极限位置，液体主要经过惯性通道在上腔和下腔之间流动，使整个悬置刚度增大，起到增加阻尼衰减振动的作用。当激励位移为高频、小振幅时（50200Hz，0.050.2mm），惯性通道液体的动态响应渐趋衰减，流动趋于截止，主要是解耦盘在其自由行程内运动，这样可以得到较小的悬置刚度以减小振动。在设计液压悬置时，可以通过改变动态参数、惯性通道的孔径及长度等来实现任意的动态弹性特性三 悬置系统对汽车NVH特性的影响悬置元件最主要的两个作用： 1、支撑动力总成，约束动力总成的位移。 2、隔离动力总成的振动向车身的传递，提高整车的NVH。 悬置的刚度越高有利于支撑动力总成，对整车的NVH不利。悬置的刚度越低对整车的NVH有利，不利于动力总成的支撑。通过对悬置系统进行合理的匹配设计可以取得较好的综合结果，使得悬置系统的在满足支撑动力总成的同时，最大限度的发挥悬置系统的NVH性能。悬置元件的刚度减小有利于NVH增大有利于支撑 1、发动机悬置的发展 2、发动机悬置的布置形式 3、发动机悬置的设计总结回顾