汽车发动机液压悬置.docx

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1、汽车发动机液压悬置作者 :日期 :?湖北汽车工业学院 b iAu omotiveIn s r esInstitute汽车新技术课程结业论文论 文 题 目 ： 汽 车 发 动 机 液 压 悬 置指 导 教 师 ： 姚胜华张庆永学 校 名 称 :湖 北 汽 车 工 业 学 院发动机液压悬置摘要：发 动机液压 悬置 是非线性 很强 的隔 振元件， 其动特性 因激 振频 率和 激振 振幅 的 改变而改 变。 试验 分析 和理 论研 究是 研究 液压悬置 的两种基 本方法。 文中 通过 分析 典型液压 悬 置的结构 特征，全 面总 结液 压悬 置的 试验 方法、 理论模 型和 优化 设计 方法 等方 面

2、的 研究 现 状， 分析了将 试验研究 和理 论分 析相 结合 、采用 系统 参数识别 方法 对液 压悬 置进 行研 究的 可行 性 , 并 探讨了最 优试验设 计准 则。关键词 : 发动 机液 压悬 置振动噪 声发展发动机液 压悬 置是 连接 发动 机与 车体 之间 的支 承隔 振元 件 , 它能隔 离发 动机 的振 动和噪音向 车厢 内的 传递 , 明显 提高 整车 车内的舒 适性 。 液 压悬 置主 要应 用于 中高 档轿 车的 发动机支承 。发动机通 过悬 置弹 性连 接在车架 上。 悬置 元件既要 隔离 发动 机在 正常 工作 范围 内产 生 的振动和 高频噪声 向车 体的 传递 ,

3、 又要 保证 汽车在振 动、 突然 加减 速、转弯 等工况下 , 发动 机始终保持在 设计位置 , 使 整 个动力 总 成不 因发 动机 与车架之 间的相对 运动过大 而受 损 。为 此，发 动 机悬置应 在高频振 动激 励（ 大于 25Hz) 下 , 具有 低刚度和 小阻 尼的 特性 ，以 减小 振动的传 递 和高 频噪声 , 一般 认为这时 的 激振振 幅很 小 ，为 0.1m 级 ; 同时在 低频 振动 激励 (12 z) 下 , 具有 高刚度大 阻尼的特 征 , 以 有效衰 减 车架 的低 频振 动对发动 机的 影响 ，这时的 激振 振幅 较大 , 为 1级。 因此理想 的发 动机 悬

4、置 是一 个动 特性随激 振振幅和 振动频率 变化 而变 化的 元件。 液压悬置因其 具有良好 的隔 振性 能而 广泛 应用 于现在的 汽车上。本 文从介 绍液 压悬 置的 基本 结够，从 试验研究 和理 论分 析两 方面对液 压悬置的 研究 现 状进行介 绍，并对 液压 悬置 的未 来研 究方 向进行了 探讨液压悬置 的基 本结 构和 性能评价 指标 。 按控制方式分， 液压 悬置 可分 为被 动式、半主动 控制式和主 动控 制式 。 后两种控制方式 的液 压悬 置虽 然在 隔振、减振、 降噪 性能 方面 均优于被动式液压悬 置 , 但由 于结构复杂、成本高、 系统 稳定 性差等问题 , 还

5、 没有被广泛使 用 。 目前 中低档轿车普遍 使用 的。早期 的被 动式液压悬置在上 、下液室之 间只 有小 孔连接 , 靠 液体 流过小孔的节流阻尼来 衰减发动 机振 动 , 其大 阻尼特性在低频振动时 可以 控制 发动机的位移 , 但高频时 会恶 化隔 振效 果 。 后来开发的 悬置 增加 了解耦膜结构，阻尼 演变成了环形 和螺 旋型 的惯 性通道 , 解耦膜的加 入很 好地解决 悬置 在高 、低 频理想特性之间的 矛盾 ，大 幅度降低了高频振动传 递率 。 新 的发 展趋势是在上液室中 加入 节流 盘结构，试验分析 表明 ，节流盘加入 使悬 置在 更宽 的频带内具有良好 的隔 振特性 。

6、但 对节流盘理 论分 析现 在 还鲜有文献介绍 , 研究中一 般忽 略节 流盘 ，直 接分析与其对 应的惯性通道 膜式 液压 悬置的动态特性。 因此 惯性 通道解耦 膜式 液压 悬置 是目前研究较多的 一类 悬置产品。 橡胶 主簧 液压悬置的主 要承 力构 件， 不但承受发动机的静载 和大 部分 动载，而且还 应具有一定 的抗 过载 能力 。解 耦 膜、惯性通道体 与橡 胶主 簧围 成上 液室 , 与 下部 橡胶膜围成下 液室 。液室内充 满不 可压 缩的粘性液体。液 体 受橡 胶 主簧 泵压作用，在 两 腔内 流动 。当 激振 频率 较低、振幅较大 时 , 解耦 膜随振动靠向一侧的挡 板，阻

7、 止 液体 流过 。液 体只 能通 过惯性通道在上、下 液室流动。 惯性 通道 中液体的振动惯性 力产 生的 阻尼 可起 到显著的减振 作用 ；当 激励 频率较高、振幅较小 时 , 惯性 通道中的液体流动减弱 , 解耦膜会 产生 微小 的轴 向刚体振动位 移， 有效 减轻 上液室压力 波动 ，有 利于降低悬置的高 频动 刚度 , 防 止 “ 动态 硬化 ” 的 发生 。 联 结 螺 栓 ；2. 金 属 骨 架 ; 3 橡 胶 主 簧 ; 4. 缓 冲 限 位 盘 ；5. 解 耦 盘 ;6. 惯 性 通 道 入 口 ； 7.惯 性 通 道 上 半 部 ；8. 惯 性通 道 ; 9.惯 性 通 道

8、 下 半 部 分 ; 1 下 腔 室 底 膜 ; 1 . 底 座 ; 12.定 位 销 ； 3. 联 结 螺 栓 ; 4.空 气 室 15 气 孔 ;16 补偿 孔目前 ，液 压悬 置的 结构 形式 很多 , 但这 些悬 置基 本的 结构 和功 能是 一致 的 。 典型 的液 压悬置具 备以 下几 个特 点 : 具 有橡 胶主 簧， 以承 受静 载和 动 载荷 。同 时具 有过 载保 护结 构 。 至 少有 两个 独立 的液 室， 能使 液 体在 它们 之间 流动 。 液 室之间有 能产生阻 尼作用的 孔或惯性 通道对于 有解耦作 用的液压 悬置，还 应 有解 耦盘或解 耦膜 。 本 文的 研

9、究 对象 还包 含 补偿 孔。 液 压悬 置内 部有 液体 工作 介质 ， 有多 室式 液压悬 置内 部还 有气 室 。 液 室与外部 应有良好 、可靠的 密封 。 研 究表明 , 液 压悬 置主 工作 腔内 部最 高能达 到 3 个大 气压 , 任 何泄 露都 将导致 液压 悬置 的性 能的降 低甚 至 失效 。基 本结 构分 析 , 弹 性支 承部 分 联接 螺柱 是连 接发 动机 支承 臂与 悬置 的关 键联 接件 ，要尽量 加大螺柱 的强 度和刚度 ，并 进行表面 处理以提 高其耐腐 蚀性 。在 其 与 铝芯 的镶 嵌中 ，采用了 防止钉自 转和 Z 向 相对运动 的措施 。金属 骨架

10、 2 用来将 橡胶主簧 和联接螺 柱 连接 起来为了 减轻橡胶 主簧 动载 荷 , 金属骨架选用 铝合金材 料。 联接 螺柱与金 属骨架通 过铸造成 为一体， 保证了它 们之 间的 密 封。 为弥补橡 胶主簧刚 度不 足 , 橡胶 主 簧内 部有 一个 薄的 杯形 骨架，一 般采 用含 硅、 锰的 钢 , 以 保证强度 要求 。 它 的存 在保 证了 橡胶 主簧 的形 状 , 并 且提 高了 液压 悬置 的侧 向静 刚度 。 正 确地设计金 属骨架和 杯形骨架 的形状对 于改善橡 胶主簧内 部的应 力分布 、 避免 粘接 处的 应力 集中很 有意义 。 橡 胶主簧 是液压 悬置 的主 要承力构

11、 件，要承受动 力总成的 垂向和侧 向 的静 、动载 荷 , 并且它的 体 积刚度 对 液压 悬置 的动 特性 有重 要影 响 。 由于橡胶 主簧工作环境 非常恶劣，因 而要 求橡 胶材 料有耐 - 1 温度性 能、高 的耐 疲劳 性 能、可 靠性 、耐 臭氧、耐龟裂 、耐腐蚀 性和耐油 性等 , 还要求有 良好的与 金属的粘 接性 , 所以大 多采 用 天然 橡胶 或者丁腈 胶。缓冲 限位 盘的 功用 是控 制橡 胶主 簧的 压缩 极限 位置。它 使 得液 压悬 置向 静 刚度 呈强 非线性。当 汽车起 动、停 车、突 然 加速以及 高速行驶 突然制动 时液压悬置要 承 受很 大的 动载 荷

12、橡胶主 簧变 形大，缓 冲限 位盘 可能 碰到 惯性 通道 体 的上 表面 , 从 而限制发 动机 过 大的位 移 。 可知在 缓冲 限位 盘的 下端 粘接 有 约一 层 mm 厚 的 橡胶 块，保 证了 缓冲 限位 盘与惯 性通 道体之间 较为 平滑 的接 触 。 底 座是 另外 一个 承力 构件 ，也是 液压 悬置 密封 的关 键零 件 ，它 同 时保护底 膜免受损 坏 。要 求底 座 刚性好 , 具有 足够 的高 频隔 振性 能 。一 般 选用 铝合 金材 料 , 以 尽量降低 液压悬置 本身的自 重 , 同时 提高 它的 耐腐蚀螺 栓 13 通 过点 焊与 底座 固联 , 它的 松动

13、也引起了悬置 的失 效 。 底座 上有通气 孔 1 , 与大气 相 通 。有 的液 压悬 置底 座上 没有 通气 孔，从 而封闭 了一 定数 量的 空气 ，增 大了 下腔 的体 积刚 度 1 。联接 螺柱 1 用 来 安装 发动 机 , 联接 螺栓 1 用来 将动 力总 成固 定到 车体 上 。 联 接螺 柱和 联接螺栓 1 之 间有 8的 角度 ，这 是为 达到 V 型布置而 设计的 。 V 型悬 置系 统相 对于平行 布置 系统 有如 下的特点 3 ：具有 较大 的刚 度 , 又 具有 足够 的横摇柔 度 ; 并 且能 使垂 向、横向 和横 摇之 间解 除弹性耦 合；便 于调 整 其弹 性

14、中 心 , 使动 力 总成 的第一阶 刚体 模态为绕 扭矩轴 的单纯横 摇振动模 态 ; 使 动力 总成 的六个 刚体 模态相 对集 中 , 便于 与汽 车其它 子系 统之间 的合理 匹配 。底膜 呈波 纹状 , 其体积 刚 度比 橡胶 主簧 体积刚度 小很多 , 几乎 可以看作 是自 由 变形 。 它用 来吸收 上液 室的 体积 变化 ，惯 性通 道体 用 铝合金材 料制，质 量轻 ，耐 腐蚀性好 。 它 包括上、下 两部 分 , 它们通 过过盈配 合紧紧地 被压在一 起 , 并形 成惯 性通 道，解耦 盘 被紧 紧地压在中间 。隔 板上开 有中 心孔 , 与解 耦盘 一起形成了解耦通 道

15、。解 耦 盘与 惯性 通道体的限位 内表面之间有 机械 间隙 。 它使得解耦盘 的向 上或 向下 的位 移小于 时 , 解耦 盘的刚度特别 小 。解耦盘中 的补 偿孔 用来降低低频空穴 噪声 。在 低 频大 振幅 的激励下 , 当橡胶主 簧向 上运 动时 , 由于液体 的粘 性和 惯性，来不 及对上腔作流动补 偿 , 于 是在 上腔 产生真空度 , 产生 空穴 噪声 , 采用补偿 孔是 消除 空穴噪声的有效措 施，但以牺 牲低 频大 振幅时的隔振能力 为代 价 , 液 压悬置的密封 液压 悬置 相当于是在橡胶悬 置的 基础 上并 联了 一个液力减振 器。如 果密 封不 可靠 ，液体泄露 , 将

16、 会导 致液压悬置失效 , 因 而，密封是一 个很 重要 的问 题 。试验 分析 液压悬置的试验包括悬 置元 件试 验和内部组件试验。 悬 置元 件试 验的 目的是获得悬置在不 同的 激励 频率和振幅下的三 向动 刚度 和滞 后角 特性，为仿真 分析 的验 证和 悬置的优化设计提供 数据 参考 。 组件试验的目的 是分 析单 个组 件在 整个悬置元件 中的 作用 ，测 试主要组件的特性参 数值 ，如 橡胶主簧弹性系数 ，阻 尼系 数上 、下 液室 体积 刚度。 和橡胶主簧等效 泵压 面积。 具体 试验 包括 ：悬置元件及橡胶 主簧 刚度 和阻 尼测 试，上、 下液室体积刚度测 试， 惯性 通道

17、阻尼系 数测 试， 液体物理参数测试 以及 悬置 结构 参数 测量等。 悬置 元件 的动 刚度 和阻尼测试可在实车 上进 行，也 可在 试验 台 上进行 。实 车测试应 选择 水平地面且远 离振 动环 境 , 变速器 挂空挡，发 动 机转 速从怠速 80 r/ in 到 000 r/m 。由 加速度传感器 拾取 各试 点振 动信号，并 经计算得到 悬置 元件 的减振特性。 台架 测试 多采 用稳 态正 弦激振和位移 控制 方法 测试 悬置在不同激振频率 下的 动刚 度和阻尼参数。 悬 置的 三向特性试验 表明 ，液 压悬 置的切向动特性取 决于 橡胶主簧特 性， 与液 力减振部分基本无 关。

18、因此 在对 悬置 进行建模和仿 真分 析时 ，主 要针对悬置的动特性 。试验 研究 与理论分析是目前对悬 置研 究最 常用的方法，但二者自 身都 有局 限性 。 试验研究的局限性 表现 在 :a 试验的数 据不 具有 广泛 性 。 由试验数 据拟 合的 特性 曲线只适用于特定悬置 元件 。b 悬置试验 对设 备的要求高 。 悬置 研究 需进 行的 高频小振幅试验对 试验 台的 性能 要求 很高 , 对于细致的 组件 试验 , 还需要另行 设计 试验 设备 。 悬置 中的 某些 特性无法测量 。 如 液压 悬置在高频激励下、上 液室 内流 场分布和压强分布 液室内气液 混合 等。 这些因素往往

19、导致 液压 悬置 动特性恶化，因此 不能 仅通 过试 验来了解悬置特性还 要结 合合 理的 理论分析。结合 精确 的数学模型和匹配发动 机的 振动 特点及基本性能 , 可以 对悬 置元件的部分 几何 参数进行优 化设 计 , 使整个隔振系统的隔振 特性 更加优良 。目 前对悬置 元件 的优 化设计还没有成熟的理 论 , 多数 研究 停留在分析悬置内部关 键参 数对 悬置 动特性的影响 上 。文 献 介绍 了利 用位移传递率曲线 上的 不动 点位置进行液压悬 置内 部优 化的 方法 。 优化变量为 等效 液力 弹簧 弹性系数与橡胶主簧 弹性 系数 比 , 优化 变量比较 抽象 , 优化结果 不利

20、 于直 接指 导液压悬置的结构 设计 为满足发动机悬 置理 想特 性的要求 , 更好地 提高 液压 悬置 的频变特性幅 变特 性 , 应 该成 为发 动机 悬置优化设计的 目标总之 ，发 动机 液压 悬置 在中 国以 及国 外已经广 泛的使用 ，为 改善 轿车 的舒 适 度和噪音做 出了重 大的 贡献 , 但是 在价 格和 各 方 面影响 下 , 发 动 机液 压 悬置 只能 普及 些高 档汽 车 , 不过 在 不久 的未 来中 国市 场 上会 更好 的利 用和 普及 液压 悬置 , 也会 在未 来使 得液 压悬 置 发展的更 加的完善 。参考 文献1 王利公 等 汽车 动力 总成 液力 悬置

21、 . 汽车 工程 ,1 94,1 (1)2 吕振华 等 . 汽 车发动 机 液阻 悬置 动特 性仿真与 试验分析 . 汽车工 程， 2002 ， 4( )3 裘新等 轿 车 动力总成 液压 悬置及副 车架系统 隔 振性能 的 研究 汽 车 工程， 999 ，21(3)4 赵艳杰 . 汽 车动力 总 成液 压悬 置特 性研究 D. 西 华大学交 通与 汽车 工程 学院 .2 秦民等 . 汽车液 压悬 景系 统动 态特 性研 究 . 汽 车工 程 ,20 1, 3( ) 张 国旗 . 浅谈汽车 动力 总成 悬置 研究 发展 期刊论 文 黑龙江交 通科 技 20 9(4)7 吴岳 樊文欣 . 汽车

22、动 力总 成液 压悬 置的研究 发展 期刊论 文 机 械管理开 发 , 0 6 （ ）8 沈彤 潘双 夏 杨 礼康 汽 车发动机 液压悬置 研究 方法 探讨 期 刊论 文 - 浙江大学 2 4(4 ）9 裘新 . 轿车 动 力总成 液 压悬 置非线性 特性和隔 振性能的 研究 学 位论文 1996 王 凌云 . 汽车动 力 总成 液压 悬置 隔振降噪 特性研究 学位论 文硕士 200511谢金法 苗贺 柳杨 . 液压 悬置技术 的发展现 状及展望 期刊 论文 - 矿 山机械26(8 ）王立公 Au i1 0 轿车 动力 总成 液力 悬置 动特 性的试验 分析 199 (12)1 史文 库 发动

23、 机液 压悬 置隔 振性 能及 对轿 车舒 适性影响 的研 究 学 位论文 1996 14秦 民 林 逸 马铁 利等 . 汽车 液压 悬置 系统动态 特性研究 J . 汽车工程 2001( ）15 陈翀 蒋友进 赵艳 杰 . 发 动机液压 悬置动特 性分析 . 西华大 学学 报 ( 自然 科 学版 )16 史文 库 郑 瑞清 闵 海涛 发动 机电 致伸缩液 压悬 置隔 振特性的 仿真 研究 J. 系统 仿真学 报 ,2 05(10) 17 吕振 华 罗 捷 范 让林 . 汽 车动 力总成悬 置系 统隔 振设计分 析方 法 J 中国 机械工程 ,20 3,3(14)18 YuYunh A Liter ture Revi w f tom tive Vehicle En ine Mou ting Systems200 （ )19 Gun Kim AStu y of Passive d Ad ptive H dra lic g ne ount Sy m h Emp as s n onlin 20 za G N N e r Modelion,an The t cal An lysis o ar C ar ct ristics 1 95 ， E perimenta V iHydraul c E i e u t 20 2(08)