重型汽车动力总成悬置系统解耦设计

来源 :科学导报·学术 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yl723694886
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
  摘 要:汽车动力总成悬置系统由弹性支承和刚性支架组成,用于动力总成的支承和定位,减小动力总成与底盘之间的振动传递等。通过合理设计悬置的角度和刚度,使其在满足可靠性要求的基础上,与车架之间的振动传递率较小,并使悬置系统具有较高的振动解耦程度。系统在某个广义坐标方向上解耦,就是沿着该方向的激振力只能引起该方向上的振动,即沿着该方向的激振力所做的功全部转化为该方向的能量。系统的解耦程度通常用解耦率表示,解耦率是指在某阶模态振动时某个广义坐标的振动动能与所有广义坐标的振动总动能的比,当比值达到100%时,系统在该模态振动下是完全解耦的。
  关键词:汽车:动力总成悬置系统:扭矩轴:解耦
  引言:
  近年来,随着人们对汽车乘坐舒适性要求的不断提高,振动和噪声成了汽车设计中非常重要的考虑因素,汽车的NVH性能成了衡量汽车设计水平高低的一个重要因素。随着道路条件的改善和汽车设计的轻量化,发动机成了汽车中最大振源,动力总成悬置系统作为发动机和车身之间的隔振系统,其性能设计优劣直接影响整车的NVH性能。在动力总成悬置系统设计中,尽量要保证悬置系统具有较高的模态解耦程度,悬置系统固有频率要配置在合理的范围内,避免接近整车的其它模态频率而产生共振。
  1动力总成悬置系统设计
  1.1悬置系统固有频率配置要求
  悬置系统匹配时要保证各方向的固有频率在合理的范围内。为保证悬置的使用寿命,不能将悬置橡胶块设计的太软,系统各阶固有频率一般要求大于5Hz:动力总成垂向方向的固有频率应避开前悬架偏频和车身垂直振动固有频率:由于人体对垂直振动最敏感的频率范围为4~8Hz,所以悬置系统的垂直固有频率应避免在这个范围内:绕曲轴轴线方向的固有频率应小于汽车怠速振动频率的二分之一,同时也要远离汽车俯仰方向的固有频率。以重型汽车匹配的六缸四冲程柴油发动机为例,点火脉冲频率
  式中:n为曲轴转速,r/min:i为发动机气缸数,i=6:τ为发动机冲程数,τ=4。
  动力总成怠速时主要激励频率为3阶的点火脉冲频率,即曲轴每转一圈产生3次点火脉冲,作用方向为绕曲轴轴线方向,在怠速550r/min时的点火脉冲频率为27.5Hz,为了有效隔振,激励频率与悬置系统各个方向固有频率的比λ应大于√2,,但λ过大意味着悬置刚度很低,悬置可靠性下降,因此,工程上一般取λ=2~4,本例悬置系统6个方向的固有频率都应控制在6.9~13.8Hz。实现动力总成刚体振动模态解耦是悬置系统设计的重要目标,重点应实现动力总成在垂直和侧倾方向之间,以及垂直和俯仰方向之间的解耦。
  1.2动力总成悬置系统动力学分析
  动力总成悬置的弹性元件为橡胶块,橡胶块在空间三维方向上都有弹性,但各个悬置的间距比悬置本身的尺寸大得多,由单个悬置本身的角刚度产生的力矩比由各个悬置联合产生的力矩小得多,因此单个悬置的角刚度可以忽略不计,同时因振幅较小,阻尼也可忽略,所以可将单个悬置简化为沿3个弹性主轴的无阻尼线性弹簧。动力总成悬置系统固有频率范围内动力总成只存在刚体模态,因此可以把动力总成简化为一空间刚体,其位置可用质心的3个直角坐标x、y、z,以及绕质心平行于定坐标轴的3个动坐标轴转角θx、θy、θz表示,因而动力总成具有6个自由度,其广义坐标列矢量
  动力总成振动系统定坐标系原点在平衡位置时的质心上,x轴平行于曲轴轴线指向车辆后方,z轴平行于各气缸中心线指向发动机上方,y轴垂直于x、z轴指向车辆左侧(面对汽车前方看)。
  2动力总成悬置系统的解耦设计
  某汽车的动力总成采用4缸发动机,横置在汽车前部,采用四点悬置。由于悬置的布置位置对悬置系统隔振特性影响最为显著,因此在悬置系统设计时首选要合理选择悬置的布置位置。根据车型底盘和发动机的工艺特点,为了使悬置系统具有较好的解耦特性,将左右两个悬置布置在动力总成扭矩轴上,通过悬置支架与车身相连,这两个悬置采用较大的三向刚度,对动力总成的自重和垂向跳动起主承载作用,另外两个悬置布置在动力总成的前后,通过悬置支架与副车架相连,起约束发动机绕曲轴线的扭矩作用。采
  用以上的布局具有以下优点。1)左右悬置作为支承动力总成的主悬置布置在扭矩轴上可以减少动力总成的激励向车身的传递。2)跳动、纵摇及扭转解耦性良好,。左右悬置X和Y坐标均落在扭矩轴上,由于实际布置位置限制,左右悬置Z坐标不能落在扭矩轴上,但左右悬置弹性中心的连线基本和扭矩轴平行(图3)。左右悬置的Y方向位置有较大的移动空间,但左右悬置的移动将使得左右悬置的布置位置离开扭矩轴。
  当右悬置Y坐标从0mm变化到120mm时,动力总成悬置系统解耦程度的变化如图4所示。图4中X,Y,Z,RX,RY,RZ代表的曲线分别为总成在质心坐标系中沿X,Y,Z轴和绕X,Y,Z轴的能量分布百分比。竖线位置为右悬置Y坐标在扭矩轴上。当右悬置Y坐标离开扭矩轴时,X,Y,Z,RZ4个方向的解耦程度变化不大,RX和RY两个方向的解耦程度迅速下降。
  动力总成悬置系统解耦程度随左悬置Y轴坐标的变化如图5所示。从图5可以看出,X,Y,Z,RZ4个方向的解耦程度随右悬置Y坐标的改变变化不大,RX和RY两个方向在扭矩轴位置附近同样出现最大值。由以上分析可以看出该动力总成悬置系统的RX和RY方向的解耦特性随左右悬置的Y坐标变化较大,当悬置向扭矩轴两侧移动时,悬置系统的解耦程度将会迅速降低。為了进一步确定前后悬置的位置,分析了前后悬置位置变化对动力总成悬置系统解耦程度带来的影响,由于前后悬置X和Z坐标变化较为不便,只能改变Y向位置。
  结语:
  应用拉格朗日方程建立动力总成振动系统关于6个自由度的振动微分方程,并推导出弹性解耦方程,在重型汽车要求装配缓速器或取力器等特殊情形下,发动机缸体后端面静弯矩大于设计允许值时,在变速器上增加辅助悬置,通过求解相应的解耦方程得到动力总成辅助悬置的刚度,在ADAMS软件中应用能量解耦法证明系统解耦效果良好。同时试验和用户使用情况表明,增加辅助悬置后车辆舒适性提高,螺母松动、橡胶块损坏等故障发生率减小,因此利用弹性解耦方程计算辅助悬置的刚度具有一定实际意义。
  参考文献
  [1] 运伟国,王邵斌,杨少华.重型汽车动力总成悬置NVH性能研究[J].噪声与振动控制,2014,34(05):99-101+149.
  [2] 高爽.矿用重型自卸车平顺性仿真分析[D].石家庄铁道大学,2014.
  [3] 郭林.某轿车动力总成悬置系统优化设计[D].华南理工大学,2013.
  [4] 刘百丽.重型汽车发动机悬置系统隔振性能的研究[D].西安石油大学,2011.
  [5] 付江华.轻型客车关键橡胶隔振件性能匹配研究[D].吉林大学,2011.
  [6] 刘国超.重型商用卡车动力总成悬置系统匹配与优化设计[D].吉林大学,2009.
其他文献
摘 要:本文拟以四川外国语大学汉语言文学专业课程设置为研究文本,借鉴全国其他10所外语院校的课程设置经验,分析其目前存在的问题和解决方法,以期探究适合四川外国语大学汉语言文学专业发展的可行之路。  关键词:外语类院校;汉语言文学专业;课程设置  在“一带一路”倡议、“人类命运共同体”、“中国文化走出去”的大时代背景下,社会对拥有全球化视野、国际化交流能力的应用型人才的需求愈发的明显。外语类院校、外
期刊
摘 要:2017年,美国波多黎各遭受了史上最严重的飓风,已造成2900多人死亡。其中有一个非政府组织试图设计一种称为无人机的可运输灾难响应系统。本文被要求利用波多黎各2017年的情况设计该系统,从中求出货物集装箱的位置。针对这一问题,首先,本文对区域的数量进行聚类分析,然后使用空间分析和决策评估系统来确定系统货物集装箱的位置。  关键词:飓风;无人机;最优位置  前言  飓风是一种突如其来的自然灾
期刊
摘 要:目的:调查某地区不同级别医院的产科医生对临床实践指南的认知和实践情况,并进行研究分析,探索产科医生在指南执行过程中存在的问题,从而提出可行性的建议。方法:以某地区13家不同级别医院的182名产科医生作为此次的研究对象,调查方式为问卷形式,调查产科医生对指南的认知程度和实践情况以及指南在实际应用中出现的问题。结果:产科医生的学习态度不同对临床实践指南的认知大不相同,主动学习的产科医生认知情况
期刊
摘 要:此系统是一个基于JSP的智能一体化餐饮管理系统,后台使用Druid数据库连接池、springboot+mybatis+mysql架构的MVC模式实现,前端使用ajax、jQuery、AngularJS等技术。目的是为不同身份的用户提供不同的管理页面及管理操作,实现信息管理的及时性,数据传输的准确性,使用用户的简便性以及对客户使用的智能化。  关键词:JSP;管理系统;MVC模式  1 研究
期刊
摘 要:“供给侧改革”的首要目标与关键因素是人力资源的整体提升,培养高素质技能型人才,为我国建设人力资源强国和创新型国家提供人才支撑。作为高素质技能型人才重要的组成部分,“双创”型人才及其培养质量提高,为推动地方经济建设和发展提供高素质人才供给是高校“双创”型人才培养供给侧改革的重要策略。  关键词:供给侧改革;双创;人才培养  一、引言  习近平总书记在2015年提出“在适度扩大总需求的同时,着
期刊
摘 要:习近平新时代中国特色社会主义法治思想是习近平新时代中国特色社会主义思想的重要组成部分,是马克思主义法学中国化的重大理论成果,也是思想政治理论课教学的指导思想和重要内容。高校应当积极将习近平新时代中国特色社会主义法治思想融入思政课教学,推进 “进教材、进课堂、进学生头脑”。  关键词:习近平新时代中国特色社会主义法治思想;思政课;“三进”  党的十八大以来,以习近平同志为核心的党中央在坚持和
期刊
摘 要:心理问题越来越成为影响大学生健康成长的重要因素,大学生心理问题的原因主要表现为环境因素与个体原因两个方面,本文根据大学生心理问题的现状、原因,侧重从学校方面提出了解决对策。  关键词:大学生;心理健康;心理问题;对策  大学生是社会中文化层次较高的群体,被认为是非常活跃、健康的群体之一,但实际上大学生的心理健康问题并不令人乐观,学业和考试带来的压力、学习生活环境的改变、校园人际关系处理与应
期刊
一、教学目标的设计  1.课标要求:2017版《普通高中化学课程标准》中课程内容属于主题1:化学科学与实验探究。按照【内容要求】的核心素养是“认识化学科学研究需要实证与推理,认识化学实验是研究和学习物质及其变化的基本方法,科学探究的一种重要途径。初步学会物质的检验、分离、提纯等化学实验基础知识和基本技能”。【教学提示】教学策略要求:整体规划实验及探究教学;选取真实的、有意义的、引发学生兴趣的探究问
期刊
摘 要:随着社会经济与科技水平的不断提升,在时代进步的新形势下,国家对于人才的需求标准越来越高,也越发关注对受教育者创新能力的培育。商务文秘专业本身就是一个需要创新的专业。下文就围绕着提升其专业学生能力的具体策略进行相关探究。  关键词:商务文秘;创新能力;能力培养  在社会发展的新形势下,人才本身的综合素养以及创新能力更加受到国家以及各类企业的关注。在市场经济环境中,人才竞争的实质其实就是创新能
期刊
摘 要:打造“互联网+”办公平台是学校信息化建设与管理水平的体现,是实现网上办公和信息资源共享,提高工作效率和管理水平的必要手段。本文总结钉钉平台使用过程中的优点、缺点及对策,试图为学校管理信息化提供更好的助力。  关键词:钉钉;应用;问题;对策  钉钉(DingTalk)是阿里巴巴集团专为中小企业打造的沟通和协同的多端平台,提供PC版,Web版和手机版,支持手机和电脑间文件互传。借助钉钉平台,能
期刊