曹桐軍++趙靜++邱帥迪++周尚增++李樹龍
摘 要:文章論述了汽車發(fā)動(dòng)機(jī)懸置膠墊剛度優(yōu)化設(shè)計(jì)在整車振動(dòng)的重要性。闡述了汽車發(fā)動(dòng)機(jī)懸置的功用、組成及分類,并對(duì)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)懸置的設(shè)計(jì)計(jì)算進(jìn)行說明;發(fā)動(dòng)機(jī)是整車車體內(nèi)部的主要振動(dòng)源,同時(shí)汽車在運(yùn)行時(shí)還要受到外部各種激振源的激發(fā)振動(dòng)作用,因此設(shè)置發(fā)動(dòng)機(jī)懸置系統(tǒng),可以把發(fā)動(dòng)機(jī)傳遞到支承系統(tǒng)的振動(dòng)減小到最小限度,以減少發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)對(duì)于整車振動(dòng)影響,對(duì)于汽車運(yùn)行的安全和舒適都有重要的作用。文章針對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)懸置設(shè)計(jì)過程中對(duì)影響發(fā)動(dòng)機(jī)隔振的膠墊剛度進(jìn)行研究,為規(guī)范、科學(xué)和高效率地設(shè)計(jì)發(fā)動(dòng)機(jī)懸置和發(fā)動(dòng)機(jī)懸置膠墊剛度提供一個(gè)依據(jù)。文章以理論計(jì)算為指導(dǎo),以試驗(yàn)驗(yàn)證為基準(zhǔn),使發(fā)動(dòng)機(jī)懸置系統(tǒng)符合減振要求。
關(guān)鍵詞:發(fā)動(dòng)機(jī)懸置;振動(dòng);膠墊剛度;優(yōu)化設(shè)計(jì)
中圖分類號(hào):TU463.631 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1006-8937(2016)24-0011-03
1 發(fā)動(dòng)機(jī)懸置的功用、組成及布置形式
1.1 發(fā)動(dòng)機(jī)懸置的功用
發(fā)動(dòng)機(jī)懸置能充分地隔離由發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的振動(dòng)向車架及駕駛室傳遞,降低振動(dòng)噪聲;能充分地隔離由于路面不平產(chǎn)生的通過懸置而傳向發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng),降低振動(dòng)噪聲;增加駕駛室乘員的舒適性;保證發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體與飛輪殼的連接面彎矩不超過發(fā)動(dòng)機(jī)廠家的理論設(shè)計(jì)值。
1.2 發(fā)動(dòng)機(jī)懸置的組成
發(fā)動(dòng)機(jī)懸置主要有發(fā)動(dòng)機(jī)前懸置和發(fā)動(dòng)機(jī)后懸置或變速箱懸置組成;其中每處懸置基本上由支架、連接板、膠墊和連接螺栓等組成。
1.3 發(fā)動(dòng)機(jī)懸置的布置形式
為了適應(yīng)不同發(fā)動(dòng)機(jī)和不同車型的需要,發(fā)動(dòng)機(jī)的布置形式由懸置點(diǎn)數(shù)受動(dòng)力總成的長(zhǎng)度、質(zhì)量、用途和安裝方式影響,一般采用3、4點(diǎn)懸置系統(tǒng);由于4點(diǎn)式懸置的穩(wěn)定性好、能克服較大的轉(zhuǎn)矩反作用力,減振和降低噪聲效果較好,因此應(yīng)用最為普遍。4點(diǎn)布置形式又可分為平置式、斜置式和斜置平置組合式。
3 通過懸置系統(tǒng)的力學(xué)模型計(jì)算出某車型的懸置軟 墊振動(dòng)隔振率
確定現(xiàn)有車型發(fā)動(dòng)機(jī)前后懸置的布置形式,以及發(fā)動(dòng)機(jī)懸置膠墊剛度,整個(gè)力學(xué)系統(tǒng)的各項(xiàng)參數(shù),可以根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)懸置系統(tǒng)的力學(xué)模型來計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)前后懸置軟墊振動(dòng)隔振率。
3.1 發(fā)動(dòng)機(jī)懸置力學(xué)模型的建立
現(xiàn)對(duì)我公司某款車型的發(fā)動(dòng)機(jī)懸置系統(tǒng)建立數(shù)學(xué)模型計(jì)算表格,見表1。
通過輸入?yún)?shù),利用發(fā)動(dòng)機(jī)懸置力學(xué)模型的公式經(jīng)過計(jì)算可以得到以下數(shù)據(jù),見表2。
從以上表格數(shù)據(jù)中可以明顯的看出發(fā)動(dòng)機(jī)前后懸置膠墊振動(dòng)隔振率數(shù)據(jù)分別為77.95%和58.75%,通過理論計(jì)算數(shù)據(jù)可以說明發(fā)動(dòng)機(jī)前后懸置膠墊振動(dòng)的隔振率較差有待提高,所以可以通過改變發(fā)動(dòng)機(jī)懸置膠墊剛度來增加整個(gè)系統(tǒng)的隔振率。
3.2 對(duì)某車型膠墊剛度改變后計(jì)算懸置軟墊隔振率
3.2.1 設(shè)計(jì)變量
為提高發(fā)動(dòng)機(jī)懸置膠墊的隔振效果,根據(jù)帥鈴Ⅱ產(chǎn)品開發(fā)過程中經(jīng)驗(yàn),在現(xiàn)在前后懸置膠墊剛度的基礎(chǔ)上將前后發(fā)動(dòng)機(jī)懸置軟墊剛度均下調(diào)30%,在滿足整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)懸置系統(tǒng)的性能的前提下,對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)算。
3.2.2 優(yōu)化膠墊剛度后發(fā)動(dòng)機(jī)懸置力學(xué)模型的建立
現(xiàn)對(duì)優(yōu)化膠墊剛度后的發(fā)動(dòng)機(jī)懸置系統(tǒng)建立數(shù)學(xué)模型計(jì)算表格,見表3。
通過輸入?yún)?shù),利用發(fā)動(dòng)機(jī)懸置力學(xué)模型的公式經(jīng)過計(jì)算可以得到以下數(shù)據(jù),見表4。
從以上表格數(shù)據(jù)中可以明顯的看出發(fā)動(dòng)機(jī)前后懸置膠墊剛度優(yōu)化以后,發(fā)動(dòng)機(jī)前后膠墊振動(dòng)隔振率數(shù)據(jù)分別為85.52%和74.31%,通過優(yōu)化前后的數(shù)據(jù)對(duì)比可以明顯的看出發(fā)動(dòng)機(jī)前后懸置膠墊剛度優(yōu)化后,發(fā)動(dòng)機(jī)前后懸置振動(dòng)的隔振率有明顯提高。
3.3 通過實(shí)際測(cè)量對(duì)比某車型改進(jìn)前后座椅振動(dòng)情況
3.3.1 改進(jìn)前此車型座椅振動(dòng)情況測(cè)試
為得到更加直觀的改進(jìn)效果,將改進(jìn)前后的座椅振動(dòng)情況進(jìn)行實(shí)際測(cè)量。首先對(duì)改進(jìn)前的車型座椅振動(dòng)情況進(jìn)行實(shí)際測(cè)量,如圖2所示。
圖2可以看出:駕駛室座椅在發(fā)動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速下的11.17 Hz下的Z向振動(dòng)峰值為0.04 g,此狀態(tài)下駕駛室振動(dòng)異常強(qiáng)烈,給乘員帶來不適的的感覺。
3.3.2 改進(jìn)后此車型座椅振動(dòng)情況測(cè)試
現(xiàn)在對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)懸置膠墊剛度改進(jìn)后的車型座椅振動(dòng)情
進(jìn)行實(shí)際測(cè)量,如圖3所示。
如圖3可以看出:駕駛室座椅在發(fā)動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速下的10.88 Hz處有Z向振動(dòng)峰值,但峰值已經(jīng)下降到到0.004 g,遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于原始狀態(tài)下的0.04 g,同時(shí)通過主觀感覺已經(jīng)感受不到此轉(zhuǎn)速下的異常振動(dòng)。
從以上改進(jìn)結(jié)果可以看出,改變發(fā)動(dòng)機(jī)懸置膠墊剛度對(duì)整車的振動(dòng)起到了一定的作用,但是發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)只是影響整車振動(dòng)的一部分,要想更好減小整車振動(dòng)還需要系統(tǒng)考慮整車的情況。
4 結(jié) 語
本論文通過對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)懸置膠墊的研究,并對(duì)其建立發(fā)動(dòng)機(jī)懸置膠墊計(jì)算的數(shù)學(xué)模型。在設(shè)計(jì)過程中,借助發(fā)動(dòng)機(jī)懸置設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)模型其進(jìn)行校核和優(yōu)化,通過對(duì)懸置膠墊的剛度的變化減小了整車的振動(dòng),提高了整車的舒適性,達(dá)到了改進(jìn)的目的。
在本次設(shè)計(jì)中,借助了發(fā)動(dòng)機(jī)懸置設(shè)計(jì)過程中數(shù)學(xué)模型,通過對(duì)各個(gè)參數(shù)的計(jì)算,優(yōu)化膠墊剛度的數(shù)值,可以理論的得出改進(jìn)后發(fā)動(dòng)機(jī)懸置的隔振效率,在通過實(shí)際的測(cè)量可以很直觀的得出改進(jìn)后車輛的振動(dòng)情況,從而能更加合理的提高整車的舒適性能。
參考文獻(xiàn):
[1] 劉惟信.汽車設(shè)計(jì)[M].北京:清華大學(xué)出版社,2001.
[2] 史文庫,林逸.發(fā)動(dòng)機(jī)懸置支承在彈性基礎(chǔ)上的隔振特性分析[J].汽車 技術(shù),1998,(7).
[3] 孫蓓蓓,張啟軍,孫慶鴻,等.汽車發(fā)動(dòng)機(jī)懸置系統(tǒng)解耦方法研究[J].振動(dòng) 工程學(xué)報(bào),1994,(3).
[4] 陳家瑞.汽車構(gòu)造[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2009.
[5] 余志生.汽車?yán)碚揫M].北京:清華大學(xué)出版社,2009.