功能性橡膠在汽車底盤上的應(yīng)用

功能性橡膠在汽車底盤上的應(yīng)用底盤及動(dòng)力總成集成部-PreparedbyYuBin5/25/2023發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火激勵(lì)引起的振動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)工作過(guò)程中其自身產(chǎn)生的往復(fù)不平衡慣性力冷卻系統(tǒng)、進(jìn)排氣系統(tǒng)等引起的振動(dòng)路面不平引起的振動(dòng)其他運(yùn)動(dòng)部件引起的振動(dòng)整車振動(dòng)來(lái)源5/25/20232底盤減振產(chǎn)品在整車上的分布5/25/20233排氣系統(tǒng)吊耳

懸架系統(tǒng)

動(dòng)力吸振器

動(dòng)力總成懸置系統(tǒng)

主要內(nèi)容5/25/20234排氣系統(tǒng)吊耳將廢氣從發(fā)動(dòng)機(jī)排出?？諝獾牧鲃?dòng)將激勵(lì)整個(gè)動(dòng)力排氣系統(tǒng)，導(dǎo)致噪聲;排氣系統(tǒng)與作為振動(dòng)源的發(fā)動(dòng)機(jī)以及作為振動(dòng)接受體的車身相連;排氣系統(tǒng)須使從發(fā)動(dòng)機(jī)傳遞到車身的振動(dòng)最小化；排氣系統(tǒng)吊耳用以減少傳遞到車身的振動(dòng)；波紋管可以控制從發(fā)動(dòng)機(jī)傳遞到排氣系統(tǒng)的冷端的振動(dòng)

支架車身發(fā)動(dòng)機(jī)排氣歧管熱端波紋管冷端排氣管吊耳5/25/20235連接支架限制位移連接支架剛性支架提高結(jié)構(gòu)剛度橡膠主簧典型的吊耳結(jié)構(gòu)5/25/202365/25/20237典型的排氣系統(tǒng)吊耳ArvinmeritorGermanyArvinmeritorNAArvinmeritor5/25/20237懸架系統(tǒng)5/25/20238動(dòng)力吸振器TunedMassDamper包含質(zhì)量塊和橡膠主簧；固有頻率與被吸振系統(tǒng)的固有頻率相近；橡膠主簧一般使用SBR或者EPDM，低價(jià)，對(duì)溫度不敏感，耐熱老化；路面不平引起的振動(dòng)其他運(yùn)動(dòng)部件引起的振動(dòng)5/25/20239典型的動(dòng)力吸振器TunedMassDamperExhaustDampersSteeringWheelDampersGearRattleDamper5/25/202310動(dòng)力總成懸置系統(tǒng)

動(dòng)力總成懸置系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)前驅(qū)橫置動(dòng)力總成懸置系統(tǒng)常見(jiàn)布局形式懸置的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、性能與發(fā)展懸置系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程5/25/202311

懸置功能：

安裝動(dòng)力總成

降低動(dòng)力總成振動(dòng)向車身的傳遞衰減由于路面激勵(lì)引起的動(dòng)力總成振動(dòng)控制發(fā)動(dòng)機(jī)位移和轉(zhuǎn)角分配載荷動(dòng)力總成懸置系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)5/25/202312盡可能多的隔離振動(dòng)

盡可能多的實(shí)現(xiàn)各自由度間的解耦懸置系統(tǒng)在系統(tǒng)共振頻帶內(nèi)應(yīng)有較大的阻尼值動(dòng)力總成在特殊工況下位移值不能超過(guò)允許取值動(dòng)力總成懸置系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)5/25/202313動(dòng)力總成懸置系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)-隔振原理

懸置系統(tǒng)的最高階固有振動(dòng)頻率應(yīng)小于發(fā)動(dòng)機(jī)工作中的最小激振頻率的0.707倍在隔振區(qū)，阻尼越小，隔振效果越好在共振區(qū)，阻尼越大，可以衰減振動(dòng)

5/25/202314如不考慮阻尼在內(nèi)，其傳遞率的百分比可以表示為：e.g.如果懸置位置和剛度確定并在9Hz時(shí)對(duì)俯仰運(yùn)動(dòng)進(jìn)行解耦，怠速的干擾頻率是20Hz，經(jīng)計(jì)算僅有25.4%的激振力通過(guò)懸置系統(tǒng)進(jìn)行傳遞。L4:V6:二階三階動(dòng)力總成懸置系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)-隔振原理5/25/202315盡可能多的實(shí)現(xiàn)各自由度間的解耦；動(dòng)力總成懸置系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)5/25/202316

懸置系統(tǒng)在系統(tǒng)共振頻帶內(nèi)應(yīng)有較大的阻尼值；動(dòng)力總成懸置系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)5/25/202317動(dòng)力總成在諸如汽車起步、制動(dòng)、轉(zhuǎn)向的特殊工況下位移值不能超過(guò)允許取值；動(dòng)力總成懸置系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)5/25/202318三點(diǎn)支承加扭轉(zhuǎn)支撐桿>>優(yōu)點(diǎn)：懸置布置方便，便于安裝>>缺點(diǎn)：跳動(dòng)與發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩有關(guān)，縱搖與跳動(dòng)相關(guān)，懸置載荷變化較大，對(duì)副車架的共振和沖擊振動(dòng)敏感前驅(qū)橫置動(dòng)力總成懸置系統(tǒng)常見(jiàn)布局形式5/25/202319低扭矩軸系統(tǒng)>>優(yōu)點(diǎn)：懸置布置方便，便于安裝，跳動(dòng)與縱搖及扭矩分離良好>>

缺點(diǎn)：縱搖模態(tài)和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)較難平衡，對(duì)副車架共振和沖擊

振動(dòng)敏感前驅(qū)橫置動(dòng)力總成懸置系統(tǒng)常見(jiàn)布局形式5/25/202320平衡扭矩軸系統(tǒng)>>優(yōu)點(diǎn)：跳動(dòng)和縱搖幾扭矩解耦性良好>>缺點(diǎn)：縱橫模態(tài)和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)之間調(diào)整較難，懸置布置及連接較難前驅(qū)橫置動(dòng)力總成懸置系統(tǒng)常見(jiàn)布局形式5/25/202321前驅(qū)橫置動(dòng)力總成懸置系統(tǒng)常見(jiàn)布局形式5/25/202322懸置的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、性能與發(fā)展懸置元件的發(fā)展歷史常規(guī)橡膠懸置元件液壓－橡膠懸置（液阻懸置）半主動(dòng)式懸置主動(dòng)式懸置5/25/20232320世紀(jì)初開(kāi)始應(yīng)用橡膠懸置思想源于二十世紀(jì)40年代。1962年，GM公司的RichardRasmussen等人完善了這種思想，并試制了世界上第一個(gè)液阻懸置1979年，AUDI公司率先在AUDI五缸Otto發(fā)動(dòng)機(jī)上應(yīng)用液阻懸置1984年，日本Mitsubishi公司率先在Galant轎車上應(yīng)用了電控節(jié)流孔開(kāi)度的液阻懸置，這是世界上第一批半主動(dòng)液阻懸置1985年，GM公司規(guī)定在所有的A型和K型車上，無(wú)論四缸發(fā)動(dòng)機(jī)還是六缸發(fā)動(dòng)機(jī)，全部采用液阻懸置，這標(biāo)志著液阻懸置的應(yīng)用在美國(guó)開(kāi)始普及自1985年以來(lái)，發(fā)表了大量有關(guān)半主動(dòng)式、主動(dòng)式液阻懸置研究與應(yīng)用方面的文獻(xiàn)懸置的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、性能與發(fā)展5/25/202324懸置的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、性能與發(fā)展5/25/202325標(biāo)準(zhǔn)的橡膠隔振元件楔形的懸置元件橡膠同時(shí)承受壓縮方向的載荷和剪切方向的載荷可以通過(guò)調(diào)整橡膠的尺寸和角度而使的懸置在三個(gè)垂直的方向具有不同的剛度中間的鐵件起改變剛度的作用常規(guī)橡膠懸置元件5/25/202326常規(guī)橡膠懸置元件5/25/202327常規(guī)橡膠懸置元件動(dòng)剛度隨頻率提高，線性升高動(dòng)剛度與膠料特性有關(guān)5/25/202328常規(guī)橡膠懸置元件振幅大，動(dòng)剛度小預(yù)載大，動(dòng)剛度大5/25/202329要求：怠速時(shí)具有較小的動(dòng)剛度，以隔絕怠速時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)低頻大振幅時(shí)，應(yīng)具有大阻尼、大剛度，以衰減由于路面激勵(lì)而引起的動(dòng)力總成的振動(dòng);懸置系統(tǒng)在高頻區(qū)（30HZ以上），應(yīng)具有小阻尼、小動(dòng)剛度，以降低振動(dòng)傳遞率和提高降噪效果;特點(diǎn)：利用橡膠元件的彈性和液體通過(guò)流道時(shí)產(chǎn)生的大阻尼和大剛度特性。剛度、阻尼隨激振振幅和激振頻率而變化。液阻懸置5/25/202330液阻懸置特性5/25/202331第一代液阻懸置－－慣性通道型液阻懸置5/25/202332慣性通道－解耦盤型慣性通道－解耦膜型第二代液阻懸置－慣性通道－解耦盤/解耦膜型液阻懸置5/25/202333液阻懸置－慣性通道－解耦盤－節(jié)流盤型液阻懸置第三代5/25/202334液阻懸置低頻特點(diǎn)p-pdisp2.01.00.50.1TargetLines5/25/202335液阻懸置－襯套型液壓懸置通常用于變速箱側(cè)支承的液壓襯套結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：類似于慣性通道型的液阻懸置，下液室為工作室，上液室為液體的密封室。由于體積較小，在其中加入解耦膜/板結(jié)構(gòu)比較困難。5/25/202336液阻懸置－液壓襯套防扭液壓襯套

結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：類似于用于懸架的液壓襯套5/25/202337半主動(dòng)式懸置-改變液體流動(dòng)方向被動(dòng)模式主動(dòng)模式5/25/202338半主動(dòng)式懸置-改變液體流動(dòng)方向5/25/202339半主動(dòng)式懸置-單雙流道開(kāi)關(guān)機(jī)理慣性通道對(duì)液阻懸置性能影響的研究5/25/202340半主動(dòng)式懸置-單雙流道開(kāi)關(guān)機(jī)理慣性通道數(shù)目的改變，可以改變滯后角出現(xiàn)峰值時(shí)的頻率，對(duì)其尺寸的改變，還可以達(dá)到改變動(dòng)剛度和阻尼大小的目的。5/25/202341半主動(dòng)式懸置-空氣彈簧原理在怠速工況，螺線圈開(kāi)，空氣允許通大氣，振動(dòng)膜變軟，剛度減?。辉谛旭偣r，螺線圈關(guān)，在振動(dòng)膜下面形成空氣彈簧，振動(dòng)膜變硬，阻尼加大。5/25/202342半主動(dòng)式懸置-空氣彈簧原理5/25/202343主動(dòng)式懸置橡膠懸置型主動(dòng)懸置的動(dòng)剛度

液阻懸置型主