机械振动隔离技术2.ppt

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1、1.悬架系统：衬套悬架系统：衬套(Bushing)与与 Strut Mount2.副车架悬置副车架悬置(Cradle Mount)3.排气系统吊耳排气系统吊耳(Hanger)4.CRFM模块(Condenser-Radiator-Fan-Module)5.传动系统 3.1 3.1 吊耳的低频性能吊耳的低频性能(200Hz)(200Hz)3.2 3.2 吊耳的高频性能吊耳的高频性能 动刚度：动刚度：动刚度随激振频率和预载荷的变化与通常的悬置一样.在在100Hz100Hz以下，损失系数基本为常数，当激振频率大于以下，损失系数基本为常数，当激振频率大于100Hz100Hz时，损失系数下降（时，损失系

2、数下降（与常规的与常规的Rubber MountRubber Mount一样一样）。）。金属插入件对吊耳性能的影响 不同橡胶材料对吊耳刚度和阻力的影响 刚度一样，用EPDM时的阻力比Silicon大，因而提供较大的阻尼。温度的影响 30度是一个关度是一个关键点键点 3.1 3.1 吊耳的低频性能吊耳的低频性能(200Hz)(200Hz)3.2 3.2 吊耳的高频性能吊耳的高频性能 (1)实测的动刚度实测的动刚度曲线曲线 对于一般的橡胶悬置，在500Hz以后，其动刚度随激振频率的增加而增加，但是不会剧烈的增加。但是排气管吊耳不但是排气管吊耳不一样，见右图一样，见右图 动刚度出现了峰值，原因：排气

3、管吊耳本身出动刚度出现了峰值，原因：排气管吊耳本身出现了共振，在现了共振，在400Hz和和800Hz处出现了两个峰值，处出现了两个峰值，为什么？为什么？另外一个另外一个实例实例 排气管吊耳的模态分析排气管吊耳的模态分析 脉冲激振在吊块的下方，垂直方向。由传递函数可见，吊耳的共振频率为：由传递函数可见，吊耳的共振频率为：170Hz，400hz,800Hz。其中。其中170Hz可以看成质量块和吊耳组可以看成质量块和吊耳组成的质量弹簧系统的固有频率。成的质量弹簧系统的固有频率。传递函数传递函数 降低吊耳的动刚度降低吊耳的动刚度 改进的基本原则：改进的基本原则：a a）安装的尺寸不变；）安装的尺寸不变

4、；b b）为）为了保证排气系统的刚度和吊耳的耐久性，吊耳的静了保证排气系统的刚度和吊耳的耐久性，吊耳的静态刚度不变态刚度不变.基本的思路：改变吊耳基本的思路：改变吊耳ArmsArms的刚性，提高吊耳的刚性，提高吊耳的共振频率。的共振频率。直观的理解：压制直观的理解：压制ArmsArms的模态，有助于减小动刚的模态，有助于减小动刚度。度。改进的结果，改进的结果，型的结构，仅仅增加了中间的一型的结构，仅仅增加了中间的一根杆子，但是根杆子，但是ARMsARMs的刚度大大的提高了。的刚度大大的提高了。动刚度的比较：800Hz处动刚处动刚度降低的原因度降低的原因：中间杆放在800Hz的一个结点上，中间杆

5、的厚度和长度需要调整，以减少800Hz处吊耳的动刚度。另外有限元分析表明：加了中间杆以后，一阶模态的频率为260Hz,为减少260Hz的刚度，也需要调整中间杆的相关尺寸。实实例例 3 3(1)纯纯橡胶吊耳及其橡胶吊耳及其动态动态特性特性当橡胶的硬度为45度时，峰值在432Hz和552Hz。当橡胶的硬度为60度时，峰值为852Hz，但是350Hz以下的动刚度太大。(2)(2)金属环橡胶吊耳及其动态特性金属环橡胶吊耳及其动态特性 金属环的厚度为0.5mm，橡胶的硬度为50。尽管橡胶金属吊耳中橡胶的硬度大，但是在尽管橡胶金属吊耳中橡胶的硬度大，但是在550Hz550Hz以下，橡胶金属吊耳的刚度比以下

6、，橡胶金属吊耳的刚度比4545度的纯橡度的纯橡胶吊耳下，有利于隔振。胶吊耳下，有利于隔振。吊耳的有限元分析吊耳的有限元分析 (a)材料模型：Hyperelastic+Viscoelastic模型（标准的Rubber model）粘弹性关系：时域：频率：参数的获取：(b)动刚度的计算结果纯橡胶吊耳纯橡胶吊耳橡胶金属环吊耳橡胶金属环吊耳 金属环的参数对吊耳动态性能的影响金属环的参数对吊耳动态性能的影响 参数：橡胶的硬度；金属环的厚度T、W(a)橡胶硬度的变化 由上图可见，虽然增加橡胶的硬度可以增加峰值的频率，但是峰值频率以下的动刚度也增加了。(b)金属环的厚度和W等参数的变化 (1)吊耳的安装位置

7、吊耳的安装位置 放在排气管一些模态的结点上（2阶？）。问题：结点与边界条件有关；一个模态的结点并不是另外一个模态的结点。实际：放在消声器的两端。对吊耳安装与性能的要求 无真正的标准。力的大小是通过Benchmarking来决定的。计算时，建立动力总成（悬置系统）排气管系统（吊耳）模型，然后在绕曲轴方向施加100N.m的力矩，计算排气管吊耳上的力，要小于10N。(2)减少排气管吊耳的力减少排气管吊耳的力(3)排气管吊耳支架的频率排气管吊耳支架的频率 吊耳与车身和排气管的连接是通过支架，这个小支架有一个固有频率。支架固有频率厚的下限发动机的最大转速/60*(气缸数/2)(4)排气管前段波纹管排气管

8、前段波纹管(flex decoupler)排气管与发动机的排气软管的连接处应该尽量靠近动力总成的扭矩轴线。连接软管提供6个方向的刚度，主要目的是将发动机的振动尽可能小的传递到排气管中去。（其它激励：气流、路面）波纹管的刚度对减少吊耳处的力有很大的影响。基本的目标：尽量减少Flex Decoupler的刚度。下一代的波纹管：橡胶波纹管下一代的波纹管：橡胶波纹管 波纹管可以安装在催化转换器之前或者之后。(1)目前的产品目前的产品特点：特点：(a)(a)刚度比较大，在目前的轿车中，刚度比较大，在目前的轿车中，发动机悬置越来越软，因此，波纹发动机悬置越来越软，因此，波纹管的刚度如果太大，可能将发动机管

9、的刚度如果太大，可能将发动机的振动传递到排气系统中去；的振动传递到排气系统中去；(b)(b)这种金属波纹管的模态，可能被动力总成的激振起来；这种金属波纹管的模态，可能被动力总成的激振起来；(c)(c)金属波纹管的散热太快，对催化转换有负作用。金属波纹管的散热太快，对催化转换有负作用。(2)(2)橡胶波纹管橡胶波纹管 特点：特点：（非常软的内波纹管；隔离温度的端盖；橡胶软管；热绝缘材料；两个与端盖相连的卡环）(a)内波纹管(internal stripwound hose)非常的软，能承受750度的高温（柴油机）、900度（汽油机）；不锈钢材料，具有防腐蚀的作用。(b)隔离温度的端盖（冷却端盖）

10、（Two end caps for temperature isolation）传热快，不让热传给橡胶波纹管，并且刚度也很小。(c)绝缘材料 其中的温度剃度很大。(d)橡胶波纹管 产品的关键部件，密封整个部件，并且刚度很低。(3)新产品的特性新产品的特性(a)大位移特性(b)内部的压力 对于汽油机来讲，排气压力在0.3Bar，橡胶波纹管的变形可以承受。对于柴油机，排气压力在1Bar左右，靠外面的金属环限制其压力。(c)隔振性能 由右边两个表可见：和金属波纹管相比较，橡胶波纹管在轴向方向和横向方向的刚度比金属波纹管略小，但是扭转方向的刚度小的很多。橡胶波纹管和金属波纹管静、动态特性的比较。轴向方

11、向轴向方向经向方向经向方向扭转方向扭转方向 一个实例1.悬架系统：衬套悬架系统：衬套(Bushing)与与 Strut Mount2.副车架悬置副车架悬置(Cradle Mount)3.排气系统吊耳排气系统吊耳(Hanger)4.CRFM模块模块(Condenser-Radiator-Fan-Module)5.传动系统 CRFMCRFM弹性支撑系统频率弹性支撑系统频率 支撑系统的刚体模态要综合考虑发动机的转速、风扇的转速（rpm/60），以便使CRFM具有良好的隔振率。(和发动机悬置系统类似)。传声器、传感器的布置位置：传声器、传感器的布置位置：车内：转向盘、座椅滑槽、驾驶员右耳、车内：转向盘、座椅滑槽、驾驶员右耳、后排座椅中央位置等后排座椅中央位置等 车外：汽车的前方和两侧车外：汽车的前方和两侧 测试工况：风扇在不同的转速。测试工况：风扇在不同的转速。