功能性橡胶在汽车底盘上的应用课件

2022/12/17功能性橡胶在汽车底盘上的应用泛亚汽车技术中心有限公司底盘及动力总成集成部-PreparedbyYuBin2022/12/10功能性橡胶在汽车底盘上的应用泛亚汽车技术第2页2022/12/17

发动机点火激励引起的振动发动机工作过程中其自身产生的往复不平衡惯性力冷却系统、进排气系统等引起的振动路面不平引起的振动其他运动部件引起的振动整车振动来源第2页第2页2022/12/10发动机点火激励引起的振动整车振动第3页2022/12/17底盘减振产品在整车上的分布第3页第3页2022/12/10底盘减振产品在整车上的分布第3页第4页2022/12/17排气系统吊耳

悬架系统

动力吸振器

动力总成悬置系统

主要内容第4页第4页2022/12/10排气系统吊耳

悬架系统

动力吸第5页2022/12/17排气系统吊耳将废气从发动机排出。空气的流动将激励整个动力排气系统，导致噪声;排气系统与作为振动源的发动机以及作为振动接受体的车身相连;排气系统须使从发动机传递到车身的振动最小化；排气系统吊耳用以减少传递到车身的振动；波纹管可以控制从发动机传递到排气系统的冷端的振动

支架车身发动机排气歧管热端波纹管冷端排气管吊耳第5页第5页2022/12/10排气系统吊耳将废气从发动机排出。空第6页2022/12/17连接支架限制位移连接支架刚性支架提高结构刚度橡胶主簧典型的吊耳结构第6页第6页2022/12/10连接支架限制位移连接支架刚性支架提第7页2022/12/172022/12/177典型的排气系统吊耳ArvinmeritorGermanyArvinmeritorNAArvinmeritor第7页第7页2022/12/102022/12/107典型的排气系第8页2022/12/17悬架系统第8页第8页2022/12/10悬架系统第8页第9页2022/12/17动力吸振器TunedMassDamper

包含质量块和橡胶主簧；固有频率与被吸振系统的固有频率相近；橡胶主簧一般使用SBR或者EPDM，低价，对温度不敏感，耐热老化；路面不平引起的振动其他运动部件引起的振动第9页第9页2022/12/10动力吸振器TunedMass第10页2022/12/17典型的动力吸振器TunedMassDamperExhaustDampersSteeringWheelDampersGearRattleDamper第10页第10页2022/12/10典型的动力吸振器TunedM第11页2022/12/17动力总成悬置系统

动力总成悬置系统设计目标前驱横置动力总成悬置系统常见布局形式悬置的结构特点、性能与发展悬置系统设计过程第11页第11页2022/12/10动力总成悬置系统第11页第12页2022/12/17

悬置功能：

安装动力总成

降低动力总成振动向车身的传递衰减由于路面激励引起的动力总成振动控制发动机位移和转角分配载荷动力总成悬置系统设计目标第12页第12页2022/12/10悬置功能：动力总成悬置系统设计第13页2022/12/17

尽可能多的隔离振动

尽可能多的实现各自由度间的解耦悬置系统在系统共振频带内应有较大的阻尼值动力总成在特殊工况下位移值不能超过允许取值动力总成悬置系统设计目标第13页第13页2022/12/10尽可能多的隔离振动动力总成悬置第14页2022/12/17动力总成悬置系统设计目标-隔振原理

悬置系统的最高阶固有振动频率应小于发动机工作中的最小激振频率的0.707倍在隔振区，阻尼越小，隔振效果越好在共振区，阻尼越大，可以衰减振动

第14页第14页2022/12/10动力总成悬置系统设计目标-隔振第15页2022/12/17如不考虑阻尼在内，其传递率的百分比可以表示为：e.g.如果悬置位置和刚度确定并在9Hz时对俯仰运动进行解耦，怠速的干扰频率是20Hz，经计算仅有25.4%的激振力通过悬置系统进行传递。L4:V6:二阶三阶动力总成悬置系统设计目标-隔振原理第15页第15页2022/12/10如不考虑阻尼在内，其传递率的百分第16页2022/12/17

尽可能多的实现各自由度间的解耦；动力总成悬置系统设计目标第16页第16页2022/12/10尽可能多的实现各自由度间的解第17页2022/12/17

悬置系统在系统共振频带内应有较大的阻尼值；

动力总成悬置系统设计目标第17页第17页2022/12/10

悬置系统在系统共振频带内第18页2022/12/17

动力总成在诸如汽车起步、制动、转向的特殊工况下位移值不能超过允许取值；动力总成悬置系统设计目标第18页第18页2022/12/10动力总成在诸如汽车起步、制动、第19页2022/12/17

三点支承加扭转支撑杆>>优点：悬置布置方便，便于安装>>缺点：跳动与发动机扭矩有关，纵摇与跳动相关，悬置载荷变化较大，对副车架的共振和冲击振动敏感前驱横置动力总成悬置系统常见布局形式第19页第19页2022/12/10三点支承加扭转支撑杆前驱横置第20页2022/12/17

低扭矩轴系统>>优点：悬置布置方便，便于安装，跳动与纵摇及扭矩分离良好>>

缺点：纵摇模态和发动机转动较难平衡，对副车架共振和冲击

振动敏感前驱横置动力总成悬置系统常见布局形式第20页第20页2022/12/10低扭矩轴系统前驱横置动力总成悬第21页2022/12/17

平衡扭矩轴系统>>优点：跳动和纵摇几扭矩解耦性良好>>缺点：纵横模态和发动机转动之间调整较难，悬置布置及连接较难前驱横置动力总成悬置系统常见布局形式第21页第21页2022/12/10平衡扭矩轴系统前驱横置动力总成第22页2022/12/17前驱横置动力总成悬置系统常见布局形式第22页第22页2022/12/10前驱横置动力总成悬置系统常见布局第23页2022/12/17悬置的结构特点、性能与发展悬置元件的发展历史常规橡胶悬置元件液压－橡胶悬置（液阻悬置）半主动式悬置主动式悬置第23页第23页2022/12/10悬置的结构特点、性能与发展悬置元第24页2022/12/1720世纪初开始应用橡胶悬置思想源于二十世纪40年代。1962年，GM公司的RichardRasmussen等人完善了这种思想，并试制了世界上第一个液阻悬置1979年，AUDI公司率先在AUDI五缸Otto发动机上应用液阻悬置1984年，日本Mitsubishi公司率先在Galant轿车上应用了电控节流孔开度的液阻悬置，这是世界上第一批半主动液阻悬置1985年，GM公司规定在所有的A型和K型车上，无论四缸发动机还是六缸发动机，全部采用液阻悬置，这标志着液阻悬置的应用在美国开始普及自1985年以来，发表了大量有关半主动式、主动式液阻悬置研究与应用方面的文献悬置的结构特点、性能与发展第24页第24页2022/12/1020世纪初开始应用橡胶悬置悬置的第25页2022/12/17悬置的结构特点、性能与发展第25页第25页2022/12/10悬置的结构特点、性能与发展第25第26页2022/12/17标准的橡胶隔振元件

楔形的悬置元件橡胶同时承受压缩方向的载荷和剪切方向的载荷可以通过调整橡胶的尺寸和角度而使的悬置在三个垂直的方向具有不同的刚度中间的铁件起改变刚度的作用常规橡胶悬置元件第26页第26页2022/12/10标准的橡胶隔振元件楔形的悬置元第27页2022/12/17常规橡胶悬置元件第27页第27页2022/12/10常规橡胶悬置元件第27页第28页2022/12/17常规橡胶悬置元件动刚度随频率提高，线性升高动刚度与胶料特性有关第28页第28页2022/12/10常规橡胶悬置元件动刚度随频率提高第29页2022/12/17常规橡胶悬置元件振幅大，动刚度小预载大，动刚度大第29页第29页2022/12/10常规橡胶悬置元件振幅大，动刚度小第30页2022/12/17要求：怠速时具有较小的动刚度，以隔绝怠速时发动机的振动低频大振幅时，应具有大阻尼、大刚度，以衰减由于路面激励而引起的动力总成的振动;悬置系统在高频区（30HZ以上），应具有小阻尼、小动刚度，以降低振动传递率和提高降噪效果;特点：利用橡胶元件的弹性和液体通过流道时产生的大阻尼和大刚度特性。刚度、阻尼随激振振幅和激振频率而变化。液阻悬置第30页第30页2022/12/10要求：特点：利用橡胶元件的弹性和第31页2022/12/17液阻悬置特性第31页第31页2022/12/10液阻悬置特性第31页第32页2022/12/17第一代液阻悬置－－惯性通道型液阻悬置第32页第32页2022/12/10第一代液阻悬置－－惯性通道型液阻第33页2022/12/17惯性通道－解耦盘型惯性通道－解耦膜型第二代液阻悬置－惯性通道－解耦盘/解耦膜型液阻悬置第33页第33页2022/12/10惯性通道－解耦盘型惯性通道－解耦第34页2022/12/17液阻悬置－惯性通道－解耦盘－节流盘型液阻悬置第三代第34页第34页2022/12/10液阻悬置－惯性通道－解耦盘－节流第35页2022/12/17液阻悬置低频特点p-pdisp2.01.00.50.1TargetLines第35页第35页2022/12/10液阻悬置低频特点p-pTarge第36页2022/12/17液阻悬置－衬套型液压悬置

通常用于变速箱侧支承的液压衬套结构特点：类似于惯性通道型的液阻悬置，下液室为工作室，上液室为液体的密封室。由于体积较小，在其中加入解耦膜/板结构比较困难。第36页第36页2022/12/10液阻悬置－衬套型液压悬置通常用第37页2022/12/17液阻悬置－液压衬套

防扭液压衬套结构特点：类似于用于悬架的液压衬套第37页第37页2022/12/10液阻悬置－液压衬套防扭液压衬套第38页2022/12/17半主动式悬置-改变液体流动方向被动模式主动模式第38页第38页2022/12/10半主动式悬置-改变液体流动方向被第39页2022/12/17半主动式悬置-改变液体流动方向第39页第39页2022/12/10半主动式悬置-改变液体流动方向第第40页2022/12/17半主动式悬置-单双流道开关机理惯性通道对液阻悬置性能影响的研究第40页第40页2022/12/10半主动式悬置-单双流道开关机理惯第41页2022/12/17半主动式悬置-单双流道开关机理

惯性通道数目的改变，可以改变滞后角出现峰值时的频率，对其尺寸的改变，还可以达到改变动刚度和阻尼大小的目的。第41页第41页2022/12/10半主动式悬置-单双流道开关机理第42页2022/12/17半主动式悬置-空气弹簧原理

在怠速工况，螺线圈开，空气允许通大气，振动膜变软，刚度减小；在行驶工况，螺线圈关，在振动膜下面形成空气弹簧，振动膜变硬，阻尼加大。第42页第42页2022/12/10半主动式悬置-空气弹簧原理第43页2022/12/17半主动式悬置-空气弹簧原理第43页第43页2022/12/10半主动式悬置-空气弹簧原理第43第44页2022/12/17主动式悬置橡胶悬置型主动悬置的动刚度

液阻悬置型主动悬置的动刚度

主动悬置主要用于抑止发动机的高频激励向车身或副车架传递，它由被动悬置（橡胶悬置或液阻悬置）、振动传感器（力传感器或加速度传感器）、控制器和做动器组成。

第44页第44页2022/12/10主动式悬置橡胶悬置型主动悬置的动第45页2022/12/17悬置的结构特点、性能与发展第45页第45页2022/12/10悬置的结构特点、性能与发展第45第46页2022/12/17悬置系统设计过程第46页第46页2022/12/10悬置系统设计过程第46页第47页2022/12/17Question&Answer第47页第47页2022/12/10第47页放映结束！无悔无愧于昨天，丰硕殷实的今天，充满希望的明天。第48页放映结束！无悔无愧于昨天，丰硕殷实的今天，充满希望的明天。第2022/12/17功能性橡胶在汽车底盘上的应用泛亚汽车技术中心有限公司底盘及动力总成集成部-PreparedbyYuBin2022/12/10功能性橡胶在汽车底盘上的应用泛亚汽车技术第50页2022/12/17

发动机点火激励引起的振动发动机工作过程中其自身产生的往复不平衡惯性力冷却系统、进排气系统等引起的振动路面不平引起的振动其他运动部件引起的振动整车振动来源第50页第2页2022/12/10发动机点火激励引起的振动整车振动第51页2022/12/17底盘减振产品在整车上的分布第51页第3页2022/12/10底盘减振产品在整车上的分布第3页第52页2022/12/17排气系统吊耳

悬架系统

动力吸振器

动力总成悬置系统

主要内容第52页第4页2022/12/10排气系统吊耳

悬架系统

动力吸第53页2022/12/17排气系统吊耳将废气从发动机排出。空气的流动将激励整个动力排气系统，导致噪声;排气系统与作为振动源的发动机以及作为振动接受体的车身相连;排气系统须使从发动机传递到车身的振动最小化；排气系统吊耳用以减少传递到车身的振动；波纹管可以控制从发动机传递到排气系统的冷端的振动

支架车身发动机排气歧管热端波纹管冷端排气管吊耳第53页第5页2022/12/10排气系统吊耳将废气从发动机排出。空第54页2022/12/17连接支架限制位移连接支架刚性支架提高结构刚度橡胶主簧典型的吊耳结构第54页第6页2022/12/10连接支架限制位移连接支架刚性支架提第55页2022/12/172022/12/1755典型的排气系统吊耳ArvinmeritorGermanyArvinmeritorNAArvinmeritor第55页第7页2022/12/102022/12/107典型的排气系第56页2022/12/17悬架系统第56页第8页2022/12/10悬架系统第8页第57页2022/12/17动力吸振器TunedMassDamper

包含质量块和橡胶主簧；固有频率与被吸振系统的固有频率相近；橡胶主簧一般使用SBR或者EPDM，低价，对温度不敏感，耐热老化；路面不平引起的振动其他运动部件引起的振动第57页第9页2022/12/10动力吸振器TunedMass第58页2022/12/17典型的动力吸振器TunedMassDamperExhaustDampersSteeringWheelDampersGearRattleDamper第58页第10页2022/12/10典型的动力吸振器TunedM第59页2022/12/17动力总成悬置系统

动力总成悬置系统设计目标前驱横置动力总成悬置系统常见布局形式悬置的结构特点、性能与发展悬置系统设计过程第59页第11页2022/12/10动力总成悬置系统第11页第60页2022/12/17

悬置功能：

安装动力总成

降低动力总成振动向车身的传递衰减由于路面激励引起的动力总成振动控制发动机位移和转角分配载荷动力总成悬置系统设计目标第60页第12页2022/12/10悬置功能：动力总成悬置系统设计第61页2022/12/17

尽可能多的隔离振动

尽可能多的实现各自由度间的解耦悬置系统在系统共振频带内应有较大的阻尼值动力总成在特殊工况下位移值不能超过允许取值动力总成悬置系统设计目标第61页第13页2022/12/10尽可能多的隔离振动动力总成悬置第62页2022/12/17动力总成悬置系统设计目标-隔振原理

悬置系统的最高阶固有振动频率应小于发动机工作中的最小激振频率的0.707倍在隔振区，阻尼越小，隔振效果越好在共振区，阻尼越大，可以衰减振动

第62页第14页2022/12/10动力总成悬置系统设计目标-隔振第63页2022/12/17如不考虑阻尼在内，其传递率的百分比可以表示为：e.g.如果悬置位置和刚度确定并在9Hz时对俯仰运动进行解耦，怠速的干扰频率是20Hz，经计算仅有25.4%的激振力通过悬置系统进行传递。L4:V6:二阶三阶动力总成悬置系统设计目标-隔振原理第63页第15页2022/12/10如不考虑阻尼在内，其传递率的百分第64页2022/12/17

尽可能多的实现各自由度间的解耦；动力总成悬置系统设计目标第64页第16页2022/12/10尽可能多的实现各自由度间的解第65页2022/12/17

悬置系统在系统共振频带内应有较大的阻尼值；

动力总成悬置系统设计目标第65页第17页2022/12/10

悬置系统在系统共振频带内第66页2022/12/17

动力总成在诸如汽车起步、制动、转向的特殊工况下位移值不能超过允许取值；动力总成悬置系统设计目标第66页第18页2022/12/10动力总成在诸如汽车起步、制动、第67页2022/12/17

三点支承加扭转支撑杆>>优点：悬置布置方便，便于安装>>缺点：跳动与发动机扭矩有关，纵摇与跳动相关，悬置载荷变化较大，对副车架的共振和冲击振动敏感前驱横置动力总成悬置系统常见布局形式第67页第19页2022/12/10三点支承加扭转支撑杆前驱横置第68页2022/12/17

低扭矩轴系统>>优点：悬置布置方便，便于安装，跳动与纵摇及扭矩分离良好>>

缺点：纵摇模态和发动机转动较难平衡，对副车架共振和冲击

振动敏感前驱横置动力总成悬置系统常见布局形式第68页第20页2022/12/10低扭矩轴系统前驱横置动力总成悬第69页2022/12/17

平衡扭矩轴系统>>优点：跳动和纵摇几扭矩解耦性良好>>缺点：纵横模态和发动机转动之间调整较难，悬置布置及连接较难前驱横置动力总成悬置系统常见布局形式第69页第21页2022/12/10平衡扭矩轴系统前驱横置动力总成第70页2022/12/17前驱横置动力总成悬置系统常见布局形式第70页第22页2022/12/10前驱横置动力总成悬置系统常见布局第71页2022/12/17悬置的结构特点、性能与发展悬置元件的发展历史常规橡胶悬置元件液压－橡胶悬置（液阻悬置）半主动式悬置主动式悬置第71页第23页2022/12/10悬置的结构特点、性能与发展悬置元第72页2022/12/1720世纪初开始应用橡胶悬置思想源于二十世纪40年代。1962年，GM公司的RichardRasmussen等人完善了这种思想，并试制了世界上第一个液阻悬置1979年，AUDI公司率先在AUDI五缸Otto发动机上应用液阻悬置1984年，日本Mitsubishi公司率先在Galant轿车上应用了电控节流孔开度的液阻悬置，这是世界上第一批半主动液阻悬置1985年，GM公司规定在所有的A型和K型车上，无论四缸发动机还是六缸发动机，全部采用液阻悬置，这标志着液阻悬置的应用在美国开始普及自1985年以来，发表了大量有关半主动式、主动式液阻悬置研究与应用方面的文献悬置的结构特点、性能与发展第72页第24页2022/12/1020世纪初开始应用橡胶悬置悬置的第73页2022/12/17悬置的结构特点、性能与发展第73页第25页2022/12/10悬置的结构特点、性能与发展第25第74页2022/12/17标准的橡胶隔振元件

楔形的悬置元件橡胶同时承受压缩方向的载荷和剪切方向的载荷可以通过调整橡胶的尺寸和角度而使的悬置在三个垂直的方向具有不同的刚度中间的铁件起改变刚度的作用常规橡胶悬置元件第74页第26页2022/12/10标准的橡胶隔振元件楔形的悬置元第75页2022/12/17常规橡胶悬置元件第75页第27页2022/12/10常规橡胶悬置元件第27页第76页2022/12/17常规橡胶悬置元件动刚度随频率提高，线性升高动刚度与胶料特性有关第76页第28页2022/12/10常规橡胶悬置元件动刚度随频率提高第77页2022/12/17常规橡胶悬置元件振幅大，动刚度小预载大，动刚度大第77页第29页2022/12/10常规橡胶悬置元件振幅大，动刚度小第78页2022/12/17要求：怠速时具有较小的动刚度，以隔绝怠速时发动机的振动低频大振幅时，应具有大阻尼、大刚度，以衰减由于路面激励而引起的动力总成的振动;悬置系统在高频区（30HZ以上），应具有小阻尼、小动刚度，以降低振动传递率和提高降噪效果;特点：利用橡胶元件的弹性和液体通过流道时产生的大阻尼和大刚度特性。刚度、阻尼随激振振幅和激振频率而变化。液阻悬置第78页第30页2022/12/10要求：特点：利用橡胶元件的弹性和第79页2022/12/17液阻悬置特性第79页第31页2022/12/10液阻悬置特性第31页第80页2022/12/17第一代液阻悬置－－惯性通道型液阻悬置第80页第32页2022/12/10第一代液阻悬置－－惯性通道型液阻第81页2022/12/17惯性通道－解耦盘型惯性通道－解耦膜型第二代液阻悬置－惯性通道－解耦盘/解耦膜型液阻悬置第81页第33页2022/12/10惯性通道－解耦盘型惯性通道－解耦第82页2022/12/17液阻悬置－惯性通道－解耦盘－节流盘型液阻悬置第三代第82页第34页2022/12/10液阻悬置－惯性通道－解耦盘－节流第83页2022/12/17液阻悬置低频特点p-pdisp2.01.00.50.1TargetLines第83页第35页2022/12/10液阻悬置低频特点p-pTarge第84页2022/12/17液阻悬置－衬套型液压悬置

通常用于变速箱侧支承的液压衬套结构特点：类似于惯性通道型的液阻悬置，下液室为工作室，上液室为液体的密封室。由于体积较小，在其中加入解耦膜/板结构比较困难。第84页第36页2022/