发动机悬置设计指导书PPT课件.ppt

发动机悬置设计作业指导书 1 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 2 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 3 悬置规格研讨 设计构想书动力总成重量 悬置位置分担重量 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 4 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 5 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 6 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 7 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 8 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 2 f 2x 1000 2x x4 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 9 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 10 汽车的振动状态 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发动机上下抖动 发动机上下固有振动 8 15Hz 的共振 怠速振動 4缸发动机时20 30Hz 怠速振动和车身的弯曲共振加減速Shock 过激的驱动力矩的作用 摇动 Sage 10Hz 上下颤动 30Hz 车内共鸣声 60 80Hz 动力总成的振动与车内共鸣 加速噪声 1000kHz 动力总成的振动向车身加振 11 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 ENGSHAKE 和IDLING振动两方面兼顾得很好 动力总成 12 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 13 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 ROLLfn 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 BOUNCEfn 设定得比悬架下固有频率稍高 14 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 ROLLfn必须满足下式 2 在能够支持D RRANGE的怠速扭矩 包括A Con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 ROLLfn ROLL角 TORQUE 15 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 16 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 17 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 18 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 19 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 3G 20 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 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 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 21 3 3 橡胶的热害容许温度 22 一般的加硫橡胶 NR NaturalRubber天然橡胶 SBR StyreneButadieneRubber苯丁橡胶 BR PolybutadieneRubber聚丁二烯橡胶 IR IsopreneRubber异戊二烯橡胶 特别要求耐油性加硫橡胶 NBR AcrylonitrileButadieneRubber丙烯氰聚丁橡胶 特别要求耐候性加硫橡胶 CR ChloropreneRubber PDM EthylenePropyleneRubber 要求特大衰减力加硫橡胶 IIR IsobutyleneIsopreneRubber 特别要求耐热性加硫橡胶 EPDM EthylenePropyleneRubber 防振橡胶的材料 23 3 4 液压悬置介绍 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 24 Orifice Orifice Lossfactor 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 25 4 悬置特性和 怠速振动急加速 減速时的振动发动机摆动室内共鸣音发动机音 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 26 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 27 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 加大弹性模量 衰减 做成非线形弹性模量 发生机理 发动机悬置的对策例 28 发动机上下颤动 坏路上下颤动粗糙路面 弹簧下振动 良路上下颤动轮胎不平衡 弹簧下振动 发动机悬置系共振 车身振动 加大弹性模量 衰减 改变橡胶的倾斜 发生机理 发动机悬置的对策例 29 室内共鸣音 发动机