III 2-1：負(fù)載發(fā)生變化時(shí)有響聲

1、III 2-1：負(fù)載發(fā)生變化時(shí)有爆震聲一、導(dǎo)入 隨著當(dāng)前底盤、發(fā)動機(jī)技術(shù)的日臻完善，車輛的振動、噪聲的控制轉(zhuǎn)而成為各個整車廠在研發(fā)上的重中之重。據(jù)統(tǒng)計(jì)分析在一個車輛系統(tǒng)的上萬個零部件中，對振動起關(guān)鍵作用的大概有二百個。 噪聲、振動與聲振粗糙度（Noise、Vibration、Harshness）的英文縮寫。這是衡量汽車制造質(zhì)量的一個綜合性問題，它給汽車用戶的感受是最直接和最表面的。車輛的NVH問題是國際汽車業(yè)各大整車制造企業(yè)和零部件企業(yè)關(guān)注的問題之一。有統(tǒng)計(jì)資料顯示，整車約有1/3的故障問題是和車輛的NVH問題有關(guān)系，而各大公司有近20%的研發(fā)費(fèi)用消耗在解決車輛的NVH問題上。 （聲振粗糙度又

2、可稱為不平順性或沖擊特性 ） 它們又分別在整車的振動系統(tǒng)中起不同的作用。這里僅對發(fā)動機(jī)產(chǎn)生的振動經(jīng)由發(fā)動機(jī)懸置到車身的振動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、作用、設(shè)計(jì)要求給出一定程度的闡述和說明。 整車不同的部件都有自己的固有頻率，見下表：振動情況及位置頻率Hz路面激勵的頻率范圍車體13座椅和駕駛員48發(fā)動機(jī)總成518前后橋1016車輪共振1115排氣管機(jī)械系統(tǒng)1222發(fā)動機(jī)的振動頻率范圍怠速抖動2030車體彎曲扭轉(zhuǎn)2540方向盤抖動2540發(fā)動機(jī)總成彎曲130230排氣管氣體系統(tǒng)1001000變速器噪聲350600進(jìn)氣系統(tǒng)噪聲100600發(fā)動機(jī)噪聲10005000基于汽車振動學(xué)的相應(yīng)設(shè)計(jì)優(yōu)化，應(yīng)最大可能的避免整車

3、主要部件在各種工況下的振動耦合。懸置的作用概括來說就是對發(fā)動機(jī)振動和路面激勵的隔離和吸收，減少乘客艙中人所受的影響，降低其他零部件因?yàn)檫^多振動產(chǎn)生的疲勞破壞。 支座=懸置學(xué)習(xí)任務(wù)學(xué)習(xí)任務(wù)1 發(fā)動機(jī)懸置的作用和負(fù)荷發(fā)動機(jī)懸置的作用和負(fù)荷1.懸置的定義：裝配在動力總成與車身（架）之間起支撐連接作用并使二者間的力的傳遞產(chǎn)生衰減的彈性減振元件。2.懸置及懸置系統(tǒng)的作用 支撐作用、隔振作用、保護(hù)作用（抑制動態(tài)位移）抑制動態(tài)位移）； 2.1 支撐作用：懸置是一個支承元件。它必須能承受發(fā)動機(jī)總成的質(zhì)量，使其不至于產(chǎn)生過大的靜位移而影響工作。 2.2 保護(hù)作用：發(fā)動機(jī)在受到各種干擾力（如制動、加速、或其它動載

4、荷）作用的情況下，懸置應(yīng)能有效的限制其最大位移最大位移，以避免發(fā)生與相鄰零件的碰撞與干涉，確保發(fā)動機(jī)能正常工作和周邊零件安全。 二、知識準(zhǔn)備F Fx x限位器限位器靜靜態(tài)態(tài)狀狀態(tài)態(tài) 動態(tài)動態(tài) 狀狀態(tài)態(tài) 2.3 隔振作用：懸置是動力總成與車身（架）之間的連接件，它應(yīng)具有良好的隔振作用。 一方面，它要阻止作為主振源的發(fā)動機(jī)向車身（架）傳遞振動力，這類隔振形式稱為積極隔振； 另一方面，懸置必須阻止路面不平激勵等傳給發(fā)動機(jī)的振動和沖擊，并使動力總成作為動力吸振器衰減車身的振動能量；這類隔振形式稱為消極隔振。 因此懸置是具有雙向隔振的特性。3.振動的產(chǎn)生及振源：發(fā)動機(jī)激勵、路面激勵發(fā)動機(jī)作為整車中最大的

5、振源。 3.1 發(fā)動機(jī)燃燒引起的激勵頻率。受發(fā)動機(jī)的型式、缸數(shù)、工作轉(zhuǎn)速、曲柄排列以及發(fā)火次序等影響較大。 3.2 由不平衡的旋轉(zhuǎn)質(zhì)量和往復(fù)運(yùn)動的質(zhì)量所引起的慣性激振力和力矩的激振頻率。 3.3 路面激勵：路面的激勵一般是由路面的不平整性引起；通過輪胎、懸掛和傳動系等傳導(dǎo)到車身，通常頻率較低；一般為5Hz左右懸置是一個支承元件。它必須能承受發(fā)動機(jī)總成的質(zhì)量，使其不至于產(chǎn)生過大的靜位移而影響工作。 學(xué)習(xí)任務(wù)學(xué)習(xí)任務(wù)2 不同發(fā)動機(jī)支座的類型、結(jié)構(gòu)、材料和特點(diǎn)不同發(fā)動機(jī)支座的類型、結(jié)構(gòu)、材料和特點(diǎn)1.發(fā)動機(jī)的布置形式發(fā)動機(jī)的布置形式 前置前驅(qū)（FF）， 前置后驅(qū)(FR)， 后置后驅(qū)(RR)， 全驅(qū)（

6、4WD） 還有中置后驅(qū)（MR）等。 發(fā)動機(jī)布置的多樣性催生出多種的懸置布置形式。幾乎所有的日本中小型車都用4 點(diǎn)支承系統(tǒng)，歐洲很多中型車也用這種系統(tǒng)，但在法國市場只有 3 點(diǎn)支承系統(tǒng)。動力總成懸置系統(tǒng)根據(jù)懸置的數(shù)目、組合形式及布局形式的不同有著不同的特點(diǎn)。質(zhì)量發(fā)動機(jī)+變速箱發(fā)動機(jī)+變速箱+驅(qū)動軸轉(zhuǎn)距約1/4的驅(qū)動轉(zhuǎn)距T全部的驅(qū)動轉(zhuǎn)距T轉(zhuǎn)距方向縱向橫向2.懸置系統(tǒng)常見布局形式1）左右承載懸置和下拉桿懸置三點(diǎn)懸置布局。 應(yīng)用舉例：一汽A平臺、北汽-BC301Z、北汽-C80K、華晨-A3、SGM_615_MT、力帆520。布局特點(diǎn)：左右懸置基本完全承載動力總成，下拉桿主要承受扭矩。2）左右承載懸置

7、、下拉桿懸置及上拉桿懸置四點(diǎn)懸置布局。多見于上汽榮威系列和名爵系統(tǒng)，是英國羅孚Rover血統(tǒng)的延伸；力帆620。布局特點(diǎn)：發(fā)動機(jī)上拉桿懸置以控制發(fā)動機(jī)懸置縱向位移。3）左右承載懸置和前后抗扭懸置四點(diǎn)懸置布局。 應(yīng)用舉例：奇瑞-T21-CVT19、廣汽ACCORD、比亞迪BYD_F3DM_MT、上海通用GL8、力帆720。 布局特點(diǎn)：此布局大大增強(qiáng)了扭矩承受能力，多見于1.8L 以上的中級轎車或商務(wù)車。4）發(fā)動機(jī)左右懸置加變速箱后懸置的縱置布局。 應(yīng)用舉例：華晨H2項(xiàng)目、海獅、閣瑞斯項(xiàng)目、力帆微車。 布局特點(diǎn)：本布局形式一般為縱置后驅(qū)布局， 發(fā)動機(jī)懸置V型布局，抗扭矩好。5）對于部分高端車型，一

8、般采用的是動力總成縱向布置，后輪驅(qū)動，懸置布局一般采用左右發(fā)動機(jī)懸置和變速箱懸置，如大紅旗（HQE）及新大紅旗（V501）項(xiàng)目（見右圖所示）。 當(dāng)然，以上只是國內(nèi)較典型的懸置布局。另外還有一些較少見的布局方式，如奧迪A6發(fā)動機(jī)縱向布置前輪驅(qū)動的前懸置和左右承載懸置布局、大眾捷達(dá)三點(diǎn)承載懸置布局（三角形狀）、通用君越三點(diǎn)承載懸置和上拉桿懸置布局。 一般在汽車上采用三點(diǎn)及四點(diǎn)懸置系統(tǒng)。因?yàn)樵谡駝颖容^大時(shí)，如果懸置點(diǎn)的數(shù)目增多，當(dāng)車架變形時(shí)，有的懸置點(diǎn)會發(fā)生錯位，使發(fā)動機(jī)或懸置支架受力過大而造成損壞。 三點(diǎn)式懸置與車架的順從性最好，因?yàn)槿c(diǎn)決定一個平面，不受車架變形的影響，而且固有頻率低，抗扭轉(zhuǎn)振動

9、的效果好。值得推薦的是前懸置采用兩點(diǎn)左、右斜置、后端一點(diǎn)緊靠主慣性軸的布置方案，這種布置具有較好的隔振功能。在四缸機(jī)上得到廣泛應(yīng)用。而前一點(diǎn)、后兩點(diǎn)的三點(diǎn)式多用于六缸機(jī)。 四點(diǎn)式懸置的穩(wěn)定性好、能克服較大的轉(zhuǎn)矩反作用力，不過扭轉(zhuǎn)剛度較大，不利于隔離低頻振動。但經(jīng)過合理設(shè)計(jì)，仍可滿足四缸機(jī)、更能滿足六缸機(jī)的要求。四點(diǎn)式懸置在六缸機(jī)上的使用最為普遍。圖3162是典型的三點(diǎn)式和四點(diǎn)式懸置。 在重型汽車上，因?yàn)槠鋭恿偝少|(zhì)量和長度大，為了避免發(fā)動機(jī)機(jī)體后端面與飛輪殼接合面上產(chǎn)生過大的彎矩，一般在變速器上增加一個輔助支點(diǎn)，從而形成五點(diǎn)式懸置。 由于該支點(diǎn)距動力總成的質(zhì)心最遠(yuǎn)，又是過定位點(diǎn)，因此輔助支點(diǎn)剛

10、度不能太大，以避免因車架變形而損壞變速器或懸置支架。 3.懸置結(jié)構(gòu)1）橡膠懸置懸置結(jié)構(gòu)為橡膠金屬支架，在低頻、大振幅的動剛度和滯后角變化小。在高頻、小振幅激勵下的動剛度和滯后角變化不大，容易產(chǎn)生動態(tài)硬化現(xiàn)象，常用于發(fā)動機(jī)前后懸置，阻止發(fā)動機(jī)過渡扭轉(zhuǎn)。 發(fā)動機(jī)懸置-起亞常見的結(jié)構(gòu)：壓縮式 剪切式 傾斜式 壓縮壓縮型：型：單單位受位受壓壓面面積積可以承可以承受大受大載載荷。荷。剪切型：用于希望主方向的剪切型：用于希望主方向的彈彈性模數(shù)特性模數(shù)特別別低的低的場場合。合。 傾傾斜型：斜型：設(shè)設(shè)定上述定上述彈彈性模數(shù)困性模數(shù)困難時(shí)難時(shí)使用。使用。2）液壓懸置：為實(shí)現(xiàn)懸置低頻高阻尼高剛度、高頻(30-25

11、0Hz,0.05-0.1mm)低阻尼低剛度以及解決橡膠懸置的高頻硬化現(xiàn)象而誕生。典型結(jié)構(gòu)：攪拌式 節(jié)流孔式 慣性流道式 慣性流道解耦盤（膜）式 液阻襯套式懸置結(jié)構(gòu)為橡膠形腔液體（乙二醇）金屬支架，在低頻、大振幅的激勵下具有大阻尼；在高頻、小振幅的激勵下具有小剛度?？筛鶕?jù)實(shí)際和成本情況決定采用一個液壓懸置還是采用多個液壓懸置。常用于發(fā)動機(jī)左右懸置。 發(fā)動機(jī)液壓懸置 汽車設(shè)計(jì)向輕型化、經(jīng)濟(jì)化發(fā)展，采用小型、大功率發(fā)動機(jī)和輕量化的汽車材料使得發(fā)動機(jī)振動激勵增大，車體剛度減小，從而導(dǎo)致車內(nèi)振動和噪聲特性惡化。傳統(tǒng)的橡膠懸置已經(jīng)不能很好地滿足汽車減振降噪的性能要求。發(fā)動機(jī)液壓懸置技術(shù)的出現(xiàn)彌補(bǔ)了橡膠懸置

12、的不足。1 引言6 一個理想的動力懸置系統(tǒng)應(yīng)具備以下兩點(diǎn)特性： 在520Hz的低頻范圍內(nèi)，為了有效衰減因路面不平和發(fā)動機(jī)怠速燃?xì)鈮毫Σ痪鶆蛞鸬牡皖l大振幅的振動，需具有高剛度、大阻尼的特性；而在20 Hz以上的頻帶范圍內(nèi)，為了降低車內(nèi)噪聲，提高汽車的操縱穩(wěn)定性，需具有低剛度、小阻尼的特性。 液壓懸置則克服了傳統(tǒng)動力總成橡膠懸置阻尼偏小的局限性，能夠更好地滿足汽車動力總成隔振的要求。2 發(fā)動機(jī)液壓懸置的結(jié)構(gòu) 液壓懸置按控制方式可以分為被動懸置、半主動懸置和主動懸置三種。半主動懸置和主動懸置雖然在隔振降噪性能方面要優(yōu)于被動懸置，但由于它們的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜、成本較高、系統(tǒng)穩(wěn)定性較差等問題，而使得它們沒

13、有被廣泛使用。現(xiàn)在的汽車上使用最廣泛的還是被動式液壓懸置。 早期的液壓懸置內(nèi)部被分為上、下兩個液室，兩液室之間通過一個簡單的阻尼孔或者螺旋型的慣性通道連通，如圖1所示。 為了改善液壓懸置高頻時(shí)的隔振性能可以在兩液室之間加入解耦膜，這就是目前應(yīng)用非常廣泛的慣性通道-解耦膜式液壓懸置，如圖2所示。 圖1無解耦膜的液壓懸置圖 圖2慣性通道-解耦膜式液壓懸置圖 液壓懸置是由許多部件組成的復(fù)雜裝置, 目前經(jīng)濟(jì)型轎車使用最多的液壓懸置是慣性通道- 解耦盤液壓懸置。這種類型的液壓懸置可能在具體的元件形式和液體介質(zhì)等方面略有差別, 但基本結(jié)構(gòu)和功能都一致, 典型的液壓懸置結(jié)構(gòu)如圖3所示。 圖3 液壓懸置結(jié)構(gòu)示

14、意圖1. 聯(lián)結(jié)螺栓 2. 金屬骨架 3. 橡膠主簧 4. 限位支撐 5. 金屬外罩6. 慣性通道入口 7. 慣性通道上半部 8. 慣性通道 9. 解耦盤 10.下腔室底膜11. 底座 12. 定位銷 13. 聯(lián)結(jié)螺栓 14. 氣孔 15. 慣性通道下半部分3 發(fā)動機(jī)液壓懸置的原理 當(dāng)液壓懸置受到低頻、大振幅激勵時(shí), 液體將經(jīng)過慣性通道在上下腔內(nèi)往復(fù)流動。當(dāng)液體流經(jīng)慣性通道時(shí), 由于慣性通道內(nèi)液柱的運(yùn)動產(chǎn)生較大的沿程能量損失和慣性通道出、入口處為克服液柱慣性而產(chǎn)生的局部能量損失, 液壓懸置將產(chǎn)生大阻尼效應(yīng), 使振動能量盡快耗散, 從而達(dá)到衰減振動的目的。 當(dāng)液壓懸置受到高頻小振幅激勵時(shí)，由于慣性

15、通道內(nèi)液柱的慣性很大，液體幾乎來不及流動，同時(shí)，由于解耦膜在小變形時(shí)的低剛度特性，而使得解耦通道內(nèi)的液體隨著解耦膜一起高速振動，從而降低液壓懸置的高頻動剛度，消除動態(tài)硬化的效果。4 發(fā)動機(jī)液壓懸置的發(fā)展?fàn)顩r4.1 發(fā)動機(jī)液壓懸置的發(fā)展歷程1962年，美國GM公司申請了歷史上第一個液壓懸置專利。 1979年原西德大眾公司在Audi五缸Otto發(fā)動機(jī)上應(yīng)用液壓懸置，標(biāo)志著汽車動力總成液壓懸置應(yīng)用從此開始了。 1987年美國Avon公司開發(fā)了控制氣體彈簧氣壓來調(diào)整動特性的液壓懸置。這標(biāo)志著液壓懸置開始由被動式向半主動式控制、主動式控制方向發(fā)展。 20世紀(jì)90年代，運(yùn)用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)和有限元分析，提高

16、模擬精度，進(jìn)一步完善液壓懸置的動態(tài)特性。 我國對發(fā)動機(jī)液壓懸置的應(yīng)用始于20世紀(jì)90年代，1991年液壓懸置隨一汽Audi轎車引進(jìn)而進(jìn)入我國，隨后國內(nèi)各大汽車廠和研究院所不斷引進(jìn)新車型，并開展相關(guān)研究，研究成果較好的有吉林工業(yè)大學(xué)、清華大學(xué)和長春汽車研究所等單位，但沒實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化。4.2 液壓懸置的研究現(xiàn)狀 研究單位 從事懸置研究的單位很多，國外的既有如美國通用公司、日本三菱公司，德國奔馳、大眾公司等著名汽車生產(chǎn)商，也有如德國 Freudenberg 公司這樣專門從事汽車懸置系統(tǒng)設(shè)計(jì)和懸置元件開發(fā)的公司，還有如美國俄亥俄州大學(xué)、西北大學(xué)、北達(dá)科他州大學(xué)等專業(yè)科研單位。國內(nèi)從事懸置研究的單位主要有

17、一汽、二汽神龍汽車、吉林工大和清華大學(xué)等。相比之下國外開展液壓懸置研究的時(shí)間較長，對懸置的減振機(jī)理和動特性的研究比較深入，研究的重點(diǎn)以懸置的設(shè)計(jì)創(chuàng)新為主。國內(nèi)的研究起步比較晚，重點(diǎn)主要以消化吸收國外同類轎車的懸置系統(tǒng)布置方式和研究現(xiàn)有懸置產(chǎn)品的動特性為主。研究方法（1）試驗(yàn)分析 液壓懸置的試驗(yàn)包括懸置元件試驗(yàn)和內(nèi)部組件試驗(yàn)。懸置元件試驗(yàn)的目的是獲得懸置在不同的激勵頻率和振幅下的三向動剛度和滯后角特性，為仿真分析的驗(yàn)證和懸置的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供數(shù)據(jù)參考。組件試驗(yàn)的目的是分析單個組件在整個懸置元件中的作用，測試主要組件的特性參數(shù)值，如橡膠主簧的彈性系數(shù)kr， 阻尼系數(shù)br， 上、下液室體積剛度kv、kb

18、和橡膠主簧的等效泵壓面積Ap等。具體試驗(yàn)包括：懸置元件及橡膠主簧動剛度和阻尼測試，上、下液室體積剛度測試， 慣性通道阻尼系數(shù)測試，液體物理參數(shù)測試以及懸置結(jié)構(gòu)參數(shù)測量等。（2）理論分析 理論分析的直接目的是建立精確的仿真模型，在此基礎(chǔ)上通過仿真計(jì)算分析液壓懸置的動剛度、阻尼的頻變特性和幅變特性，找出影響懸置動特性的關(guān)鍵設(shè)計(jì)參數(shù)，進(jìn)而進(jìn)行結(jié)構(gòu)參數(shù)的優(yōu)化匹配。5發(fā)動機(jī)液壓懸置存在的問題（1）液阻懸置歷盡40多年的發(fā)展，其結(jié)構(gòu)形式有了很大的發(fā)展，各種新型的液阻懸置不斷出現(xiàn)。但由于懸置減振性能、制造成本、系統(tǒng)復(fù)雜性和占用空間等方面的原因，現(xiàn)在實(shí)車上采用較多的還是慣性通道活動解耦盤式液阻懸置。（2）目前研究中對低頻、大振幅激勵下液阻懸置集總參數(shù)對其動態(tài)特性的影響規(guī)律分析較多，而對高頻、小振幅激勵下液阻懸置集總參數(shù)對其動態(tài)特性的影響規(guī)律研究較少。 （3）現(xiàn)存的液阻懸置集總參數(shù)辨識方法主要有經(jīng)驗(yàn)公式法、試驗(yàn)法和有限元方法，由于各種各樣的原因，這些參數(shù)辨識方法均存在一定的局限性。 （4）目前對于懸置系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)研究的比較多，而對懸置元件的優(yōu)化