惯性通道解耦盘膜式液压悬置动特性仿真
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基于惯性参数的动力总成悬置系统解耦分析周宇杰;雷刚;贺艳辉;张骑虎【摘要】基于传统的动力总成悬置系统6自由度模型,可得到与6自由度相关的解耦率.而通过商业软件Adams建立动力总成悬置系统模型并利用vibration插件进行计算时,平动方向上的解耦率与传统6自由度模型相同,而转动方向上的三个分量被分解为6个与惯性参数相关的分量.基于Adams模态能量表达,用Matlab软件编写动力总成悬置系统的解耦率计算程序,利用多目标优化方法对悬置系统进行优化设计.结果表明,对悬置刚度进行优化能有效提高解耦率.%The decoupling rate associated with 6 DOFs is obtained based on the traditional 6-DOF model of powertrain mounting systems. The model of the powertrain suspension system is built by means of commercial software Adams, and the plug-in vibration code is used for calculation. In the calculation, the decoupling rate in the translation direction is the same as that of the traditional 6-DOF model, but the three components in the rotational direction is divided into 6 components which are related to the inertial parameters. Based on the expression of Adams modal energy, the Matlab software is used to write the program for decoupling rate computation of the powertrain mounting system. Finally, the optimization design of the mount system is carried out by using the multi-objective optimization method. The results show that the optimization of the mount stiffness can effectively raise the decoupling rate.【期刊名称】《噪声与振动控制》【年(卷),期】2017(037)006【总页数】4页(P94-97)【关键词】振动与波;振动解耦;多目标优化;悬置系统【作者】周宇杰;雷刚;贺艳辉;张骑虎【作者单位】重庆理工大学汽车零部件制造及检测技术教育部重点实验室,重庆400054;重庆理工大学汽车零部件制造及检测技术教育部重点实验室,重庆400054;重庆理工大学汽车零部件制造及检测技术教育部重点实验室,重庆400054;重庆理工大学汽车零部件制造及检测技术教育部重点实验室,重庆400054【正文语种】中文【中图分类】U260.331+.5汽车动力总成悬置系统是汽车振动系统中一个重要的子系统,该系统性能的优劣直接影响整车NVH性能。
液压悬置还分为解耦式和非解耦式?他们有什么区别呢?液压悬置分非解耦式悬置和解耦式悬置。
它们具体有什么差别呢?请听下文详解。
非解耦式悬置非解耦式液压悬置为第一代液压悬置,其常见的有两种,一种是阻尼孔的非解耦式悬置,一种是惯性通道的非解耦式悬置。
1.阻尼孔式非解耦式液压悬置如图1所示,有橡胶主簧、上液室、下液室、液体和阻尼孔构成。
上、下液室经阻尼孔相连,液压悬置在振动作用下压缩时上液室受泵动,液体经阻尼孔流入下液室,拉伸时上液室体积增加产生真空度,下液室的液体又经过阻尼孔被吸入上液室,由于阻尼孔直径较小,液体流动时产生较大阻尼,消耗振动能量。
2.惯性通道的非解耦式液压悬置如图2所示,其与阻尼孔式非解耦式悬置最大的区别在于连接上、下液室的不是阻尼孔而是惯性通道,这种液压悬置受到振动激励时,上、下液室产生压力波动,引起液体经惯性通道流动,于是通道内形成振动液柱,液柱在运动中产生惯性阻力。
此惯性阻尼效应远大于外形尺寸相同的阻尼孔式非解耦式液压悬置。
图1 阻尼孔式非解耦式悬置图2 惯性通道的非解耦式悬置图3 非解耦式悬置与橡胶悬置阻尼比较图4 非解耦式悬置与橡胶悬置刚度比较这两种非解耦式液压悬置都能显著改善低频的隔振性能,并不能改善高频时的隔振性能。
如图3,4是非解耦式液压悬置与橡胶悬置的刚度和阻尼比较。
解耦式悬置解耦式液压悬置为第二代液阻悬置,根据解耦盘/膜的结构可以分为固定解耦膜式和浮动解耦盘式两种。
1.惯性通道--解耦盘式液压悬置,解耦盘式液阻悬置为一盘状结构(金属或塑料),可以在小范围内上下移动,一般低频大振幅激励时,解耦盘处于上极点或下极点,此时流体仅能通过惯性通道在上下液室流动;而在高频小振幅下,惯性通道自锁,解耦盘将在小位移范围内上下运动,上下液室的流体一方面可以通过解耦盘的上下运动而达到压力平衡,另一方面上下液室的流体也可以通过解耦盘的外沿流通;结构如图5所示。
2.惯性通道解耦膜式液压悬置,低频大振幅下,解耦膜被拉伸到较大位置,刚度较大,流体仅能通过惯性通道流通。
动力总成悬置系统的结构及类型一、悬置结构及发展历史常见的悬置类型按发展历程来分有橡胶悬置、液压悬置、半主动悬置、主动悬置。
见图1所示。
图1 悬置的结构、性能及发展历程二、橡胶悬置橡胶悬置按结构分,可以分为衬套型悬置,方块形橡胶悬置以及楔形橡胶悬置衬套型橡胶悬置的橡胶元件位于内外两个圆筒形的金属管(内芯和外管)之间,橡胶可以用于承受压力或剪力,或者二者兼而有之。
衬套型橡胶悬置按主簧结构的形状还可以分为八字形,一字型以及X 型(见图2)。
每种类型的衬套型悬置三向刚度比例不一样,适应不同的整车要求。
图2 衬套型橡胶悬置结构图方块形橡胶悬置主要用在前置后驱车的左右悬置上,形成一对V型悬置组,可以通过调整安装角度获得更好的整车状态下的解耦及频率分布效果(见图3)。
具体计算过程的可以参照我发表的在汽车技术杂志上论文《基于动力总成质心位移及转角控制的悬置系统优化设计》。
图3 V型布置悬置系统及块状橡胶悬置结构图楔形橡胶悬置的橡胶元件硫化在金属两侧,主要用于承受剪切力,通常用在前置后驱车的变速器悬置上。
图4展示了两种楔形悬置的结构。
在分析中对于拉得比较开得悬置可以作为两个悬置来计算,相当于又形成了一对V型悬置组。
图4 楔形橡胶悬置结构图三、液压悬置液压悬置按结构分为筒形液压悬置以及梯形液压悬置,一般美系和日系车用筒形液压悬置的较多,欧系喜欢用梯形液压悬置。
液压悬置内部布置有解耦盘/膜,以及形成惯性通道的流道板。
流道板和橡胶主簧之间形成上夜室,底膜(皮碗)与流道板之间形成下液室,用于存储液体。
筒形液压悬置为了降低高频动刚度硬化还装有节流盘。
具体结构见图5所示。
而梯形液压悬置由于结构的限制一般不设节流盘。
被动式液压悬置的发展一共历经了三代,这一部分内容将在后续的文章中做具体的阐述。
图5 筒形液压悬置结构图四、半主动悬置半主动悬置的控体系统由电子控制单元、电磁阀、带有活动阀的悬置主体构成(可以是橡胶悬置或液阻悬置)(见图6),其工作原理为:电子电子控制单元监控发动机转速并在怠速时发出信号开启电磁阀;电磁阀开启后,发动机进气歧管内的负压力促使勾当阀开启,打开节流孔。
解耦式液压悬置统一数学模型及集总参数估算模型研究
解耦式液压悬置系统是一种利用液压作为悬置元件的悬置系统。
它具有结构简单、频率范围宽、控制性能好等优点,在航空航天、汽车、机床等领域有广泛的应用。
为了研究解耦式液压悬置系统的动态特性和设计参数,需要建立数学模型和进行参数估算。
解耦式液压悬置系统的数学模型可以分为两个方面进行研究:机械系统和液压系统。
机械系统的数学模型基于质点系统的动力学原理建立,考虑悬置系统的质量、刚度和阻尼等因素。
机械系统的数学模型可以采用微分方程或者状态空间方程进行描述。
液压系统的数学模型基于液压功率传递、液压阻尼和液压刚度等原理建立,考虑液压系统的压力、流量和阀门调节等因素。
液压系统的数学模型可以采用连续流体力学方程进行描述。
对于集总参数估算模型,可以采用实验数据拟合的方法进行参数估算。
通过对已有的解耦式液压悬置系统进行实验测试,获取振动响应和控制力的数据,然后利用数据处理和参数拟合的方法,估算出数学模型中的未知参数。
在研究解耦式液压悬置系统的数学模型和参数估算模型时,需要充分考虑系统的非线性特性和各个组成部分之间的耦合关系。
此外,还需要结合实际工程应用的需求,对模型和参数进行合理化简和修正,以便于系统设计和控制算法的应用。
发动机液力悬置系统不同建模方法研究与比较
郑冬黎;陶健民
【期刊名称】《湖北汽车工业学院学报》
【年(卷),期】2000(014)001
【摘要】目前用于发动机液力悬置系统建模的常用方法是解振动微分方程和列流体平衡关系式,本文针对惯性通道-解耦式液力悬置,提出应用键合图理论进行系统建模和仿真分析。
同时对两种常用方法的不足加以改进,并着重从系统结构的简化、力学模型和数学模型的建立过程、仿真结果与实验结果的对比等方面对这三种建模方法加以分析比较,讨论了键合图方法与其他建模方法各自的特点及其适用范围。
【总页数】8页(P1-8)
【作者】郑冬黎;陶健民
【作者单位】湖北汽车工业学院汽车工程系,湖北十堰 442002;湖北汽车工业学院汽车工程系,湖北十堰 442002
【正文语种】中文
【中图分类】U46
【相关文献】
1.键合图理论在汽车动力总成液力悬置系统建模与仿真中的应用 [J], 郑冬黎
2.发动机启停时动力总成悬置系统的设计方法研究 [J], 王道勇;赵学智;上官文斌;叶必军
3.微型汽车发动机悬置系统优化设计方法研究 [J], 梁静强;杨连波;吕俊成
4.关于发动机悬置系统分析的一种高效建模方法 [J], 李勤;卢汉奎;陈树勋
5.发动机总成悬置系统解耦方法研究 [J], 李志强;陈树勋;韦齐峰
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