功能性橡胶在汽车底盘上的应用.ppt

1、2020/7/29,功能性橡胶在汽车底盘上的应用,第2页,2020/7/29,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3页,2020/7/29,底盘减振产品在整车上的分布,第4页,2020/7/29,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5页,2020/7/29,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

2、； 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,第6页,2020/7/29,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7页,2020/7/29,2020/7/29,7,典型的排气系统吊耳,Arvinmeritor Germany,Arvinmeritor NA,Arvinmeritor,第8页,2020/7/29,悬架系统,第9页,2020/7/29,动力吸振器 Tuned Mass Damper,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

3、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10页,2020/7/29,典型的动力吸振器 Tuned Mass Damper,Exhaust Dampers,Steering Wheel Dampers,Gear Rattle Damper,第11页,2020/7/29,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12页,2020/7/29,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

4、13页,2020/7/29,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14页,2020/7/29,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15页,2020/7/29,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

5、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16页,2020/7/29,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17页,2020/7/29,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18页,2020/7/29,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19页,2020/7/29,三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

6、悬置系统常见布局形式,第20页,2020/7/29,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21页,2020/7/29,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22页,2020/7/29,前驱横置动力总成悬置系统常见布局形式,第23页,2020/7/29,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

7、式悬置 主动式悬置,第24页,2020/7/29,20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Richard Rasmussen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

8、研究与应用方面的文献,悬置的结构特点、性能与发展,第25页,2020/7/29,悬置的结构特点、性能与发展,第26页,2020/7/29,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27页,2020/7/29,常规橡胶悬置元件,第28页,2020/7/29,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29页,2020/7/29,常规橡胶悬置元件,振幅大，动刚度小,预载大，动刚度大,第30页,2020/7/29,要求：

9、 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31页,2020/7/29,液阻悬置特性,第32页,2020/7/29,第一代,液阻悬置惯性通道型液阻悬置,第33页,2020/7/29,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34页,2020/7/29,液阻

10、悬置惯性通道解耦盘节流盘型液阻悬置,第三代,第35页,2020/7/29,液阻悬置低频特点,第36页,2020/7/29,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37页,2020/7/29,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38页,2020/7/29,半主动式悬置-改变液体流动方向,被动模式,主动模式,第39页,2020/7/29,半主动式悬置-改变液体流动方向,第40页,2020/7/29,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41页,2020/7/29,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42页,2020/7/29,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43页,2020/7/29,半主动式悬置-空气弹簧原理,第44页,2020/7/29,主动式悬置,橡胶悬置型主动悬置的动刚度,液阻悬置