发动机悬置设计介绍-中文译文

发动机悬置设计方法介绍轿车开发事业部底盘驱动设计部悬置设计方法介绍1.发动机悬置开发流程 2.汽车的防振技术3.设计阶段考虑的项目 3-1.形状、构造3-2.支架设计要点3-3.支架材料3-4.液压悬置介绍4.悬置特性和 NVH发动机悬置设计悬置规格研讨绘制图纸试验悬置位置研讨改进设计确认试验基本尺寸图、发动机舱布置设计构想书、动力总成重量动力总成的转动惯性矩目标值设定评价方法改进效果的确认改进方案具体实现开发流程悬置规格研讨l 设计构想书l 动力总成重量（悬置位置分担重量）l 动力总成的转动惯性矩悬置方式悬置弹性模量悬置材料悬置、支架输入项目输出项目悬置设计顺序悬置支承位置的决定固有频率的决定弹性模数的决定悬置 (INSURATOR)的决定各支承点的静载荷（尽量均等）振动传递率 固有频率固有频率 动弹性模数材料、形状的选定目标规格设定表达机械防振时，设机械的加振力为 F0（ 机械的强制振幅为 a0），传到基础的力为 F（ 机械的振幅为 a）。其传递的比例叫做传递率，由（ 1）式表示。频率比和防振效果振动传递率由机械的强制振动频率和防振支承时的固有频率之比决定。防振支承时固有频率的求法固有频率根据机械的重量和防振橡胶的弹性模数按照 式求得f=固有频率（ Hz）K=防振橡胶的动弹性模数 (N/mm)m=防振橡胶支承的载荷 (kg)= 载荷 /静弹性模数载荷考虑 1G状态下加在悬置上的载荷来设计悬置橡胶。考虑 1G状态的载荷进行设计设定在 1G状态下处于中心位置。计算实例动力总成载荷 200kg(支承载荷 100kg)发动机转速 700rpm(12Hz)固有频率 (f)根据振动传递率 10 15%的振动传递率曲线 N/f=3f=N/3=700/3=233.3(rpm)=4Hz动弹性模数 ( )kd=(2f) 2x / 1000=(2xx4) 2x100/1000=59.7 (N/mm)静弹性模数 ( )ks=kd/ =1.4=42.6 (N/mm)=1.4(NR 天然橡胶 )、2.0(NBR丙烯氰聚丁橡胶 )1.汽车的防振支承汽车轻量的车体内装有沉重的发动机再坐上乘员、装上货物行驶在道路上。防振比一般产业机械复杂。需要涉及多种防振技术。汽车的振动状态l 悬架以下振动 (10 15Hz)： 悬架以下零件加振 。路面凸凹振动和悬架以下零件的共振l 车身晃动 ： 在 特定 的车速范围， 10Hz前后的振动 。车身的弹性振动和悬架以下振动的共振l 发动机上下抖动 ： 发动机 上下固有振 动 (8 15Hz)的 共振。l 怠速 振動： 4缸发动机时 20 30Hz。怠速 振 动和车身的弯 曲共振l 加減速 Shock： 过激的驱动力矩的 作用。摇动 (Sage)( 10Hz)、 上下颤动 ( 30Hz)l 车内共鸣声 (60 80Hz)： 动力总成的振动与车内共鸣 。l 加速 噪声 ( 1000kHz)： 动力总成的振动向车身加振 。2.惯性 主轴 支持方式 车中的主流以左右悬置（图中 A,B)为主悬置，配置在滚动惯性主轴附近。前后配置为辅助悬置（图中 C,D）。 特征 发动机、变速器悬置主要支持 上下方向 ，前、后摇动悬置主要支持摇动 方向。上下 和摇动各自独立，容易协调 。 设计时可以提高 上下 刚度 、 且降低摇动刚度，所以乘坐舒适性 (ENG SHAKE)和 IDLING振动两方面兼顾得很好 。动力总成刚体的惯性主轴使刚体围绕通过刚体重心的任意方向的轴旋转，就会产生改变旋转轴方向的力矩。例如，图中使圆柱围绕轴 AA旋转，由于离心力的作用将产生箭头所示的力矩。可是，该圆柱围绕轴 BB或者轴 CC这样的圆柱图形的对称轴旋转时，将不产生绕 AA轴旋转时改变旋转轴方向的力矩。 这样，使刚体绕该轴旋转时，从和刚体一起旋转的坐标系看，不产生改变旋转轴方向的扭矩，称该轴为刚体的惯性主轴 。3.设计阶段考虑的事项( )尽量接近非连立条件 、 各自由度的振动分离独立化的同时，取支承系的固有频率 (ROLL fn)为加振频率的 1/2 以下，共振点远离实用频率领域，提高振动绝缘的效果 。（） 使支承系的弹性主轴和动力总成的扭矩转动轴重合，取扭矩变动产生的旋转振动不诱发并进振动的位置 。（） 为了防止发动机振动、提高乘坐舒适性， 支 承系的 上下方向 的 固有 频率 (BOUNCE fn)设定得比悬架下 固有 频率稍高 。(1) 区域的动弹簧特性 （ d1） 决定动力总成的共振频率 (fn)， 支配怠速时的滚动防振性能 。 设动力总成的转动惯性矩为 I ， ROLL fn必须满足下式。(2)在能够支持 D,R RANGE的怠速扭矩 (包括A/C on等高怠速 )的范围内，线形区域 尽量狭窄 。(3)加减速冲击与 成正比，所以K2/K1之目标值取 2 3以下 ，希望尽量小。(4)为了确保发动机舱内的动间隙，在急起步等条件下也不得超过 max(4 左右 )。支承系的固有频率 (ROLL fn)ROLL角TORQUE上下固有 频率 （） 的决定 缸发动机中，曲轴转一转加振 2次，所以强制频率 （） 取为怠速转速的 2倍。选定固有频率 （） 。（例） 怠速转速 缸发动机的 rpm选定 3-1.悬置的形状、构造按照承受载荷方式分类，基本形状大致分为压缩型、剪切型以及中间倾斜（复合）型。 压缩型 ： 单位受压面积可以承受大载荷 。 剪切型 ： 用于希望 主方向 的弹性模数特别低的场合 。 倾斜型 ： 设定 上 述弹性模数困难时使用 。为得到非线性弹簧特性的构造。通常，设有阻塞橡胶并且和悬置橡胶为一体，由此可以得到非线性弹簧特性 。 （） 想得到 2方向硬 ，另 1方向 软时：如果采用 筒型（右 图的 形状） ，与轴 向 的弹性模数 k 相比，轴垂直方向的弹性模数 k 相当大 ， / 可以取到 10左右 。（） 想得到 1个 方向硬， 其它 2个 方向 软时：加入中间连接板，可以增大弹性模量比 。（左下図）（） 想得到 3个 方向 的弹性模量相同时：倾斜配置 防振 橡胶，可以使 2个 方向 的弹性模量相同 。（右下図）中间连接板 倾斜配置3-2.发动机悬置支架设计必要条件( )振 动必要条件目标 ： ；通常 因发动机振动产生噪声的频率为 ，设计时让支架在此频率之间不产生共振 。( )強度 必要条件 在坏路行驶时由路面输入的 上下 载荷； 由起步、停止和加减速引起的驱动 反力 。发动机和变速器悬置車 上 :10G， 下 :20G前、后滚动阻尼器加速 0.6G 减 速 0.3Gl 怠速振动车身的越前端对 上下 的 感度 越高，所以通常前悬置的刚度比后悬置低时，怠速振动好 。l 发动机上下颤动动力总成对于 不 整 路面 引起的 上下 激 振力 的 上下 响应，悬置 完全非 连成 时， 上下共振 被强烈激起，舒适性恶化 。 对于 上下 激 振力 ，如果有些摆动或者前后颠簸连 成 ， 共振 水平会降低 。但 是，连 成度 有最佳值 。l 弹 性 滚动轴的设定范围实际上，采用 完全非 连 成 悬置很难满足上述怠速振动和发动机上下颤动，多数是摆动和 上下 稍稍连 成 时为好 。但 是，连 成度 的最佳值不仅仅取决于发动机悬置，必须考虑车身、悬架、发动机、变速器等的特性，由试验决定。3-3.橡胶的热害容许温度（） 一般的加硫橡胶 NR（ Natural Rubber天然橡胶 ） SBR (Styrene Butadiene Rubber苯丁橡胶 ) BR (Polybutadiene Rubber聚丁二烯橡胶 ) IR (Isoprene Rubber异戊二烯橡胶 )（） 特别要求耐油性加硫橡胶 NBR (Acrylonitrile Butadiene Rubber丙烯氰聚丁橡胶 )（） 特别要求耐候性加硫橡胶 CR (Chloroprene Rubber) PDM (Ethylene Propylene Rubber)（） 要求特大衰减力加硫橡胶 IIR (Isobutylene Isoprene Rubber )（） 特别要求耐热性加硫橡胶 EPDM（ Ethylene Propylene Rubber）防振橡胶的材料3-4. 液压悬置 介 绍橡胶液室孔隔 板液室橡胶 膜空气 室振动位移加在 防振 橡胶上时，被封入的液体通过 液室 和液室 之间的孔往复进出，产生 制振作用。OrificeOrificeLossfactor振幅 和损失因素的关系在 10Hz附近形成大的高峰如果将此高峰和发动机摆动频率一致，能够得到 制振 效果 。动弹性模数升高 。对发动机摆动频率有效果，但不利于对更高频率的 防振。4.悬置 特性 和 l 怠速 振 动l 急加速 減速 时的 振 动l 发动机摆动l 室内共鸣音l 发动机 音 振 动、噪声的问题 发生机理 振 动模型 频率、发动机悬置的对策 例 介绍 。 怠速振动发动机摇摆振动(15 20Hz) 增加车身弯曲振动（ 弯 曲共振点 20 23Hz） 方向盘、地板的振动 减小弹性模数 。 加动力阻尼器 。 车身弯曲振动 制振 利用散热器做动力阻尼器 。发生机理 发动机悬置的对策例急加速 减速时的 振 动（ 晃动 振 动 ）急加速 減速 发动机摇动 车身 振 动（ FF车因发动机 、 变速器、传动系为一体，故晃动剧烈