悬置设计流程
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悬架系统设计步骤在此主要是分析竞争车型的底盘布置。
底盘布置首先要确定出轮胎、悬架形式、转向系统、发动机、传动轴、油箱、地板、前纵梁结构(满足碰撞)等,因为这些重要的参数,如轮胎型号、悬架尺寸、发动机布置、驱动形式、燃油种类等在开发过程中要尽可能早地确定下来。
在此基础上,线束、管路、减振器、发动机悬置等才能继续下去悬架选择对各种后悬架结构型式进行优缺点比较,包括对后部轮罩间空间尺寸的分析比较,进行后悬架结构的选择。
常见的后悬架结构型式有:扭转梁式、拖曳臂式、多连杆式。
扭转梁式悬架优点:1.与车身连接简单,易于装配。
2.结构简单,部件少,易分装。
3.垂直方向尺寸紧凑。
4.底板平整,有利于油箱和后备胎的布置。
5.汽车侧倾时,除扭转梁外,有的纵臂也会产生扭转变形,起到横向稳定作用,若还需更大的悬架侧倾角刚度,还可布置横向稳定杆。
6.两侧车轮运转不均衡时外倾具有良好的回复作用。
7.在车身摇摆时具有较好的前束控制能力。
8.车轮运动特性比较好,操纵稳定性很好,尤其是在平整的道路情况下。
9.通过障碍的轴距具有相当好的加大能力,通过性好。
10.如果采用连续焊接的话,强度较好。
缺点:1.对横向扭转梁和纵向拖臂的连续焊接质量要求较高。
2.不能很好地协调轮迹。
3.整车动态性能对轴荷从空载到满载的变化比较敏感。
4.但这种悬架在侧向力作用时,呈过度转向趋势。
另外,扭转梁因强度关系,允许承受的载荷受到限制。
扭转梁式悬架结构简单、成本低,在一些前置前驱汽车的后悬架上应用较多。
拖曳臂式悬架优点:1.Y轴和X轴方向尺寸紧凑,非常有利于后乘舱(尤其是轮罩间宽度尺寸较大)和下底板备胎及油箱的布置。
2.与车身的连接简单,易于装配。
3.结构简单,零件少且易于分装;4.由于没有衬套,滞后作用小。
5.可考虑后驱。
缺点:1.由于沿着控制臂相对车身转轴方向控制臂较大的长宽比,侧向力对前束将产生不利的影响。
2.车身摇摆(bodyroll)对外倾产生不利影响;(适当的控制臂转轴有可能改善外倾的回复能力,但这导致轮罩间宽度尺寸的减小。
汽车发动机悬置系统分析、布置方法、设计流程及悬置软垫的设计汽车发动机悬置系统分析、布置方法、设计流程及悬置软垫的设计悬置系统:发动机本身是一个内在的振动源,同时也受到来自外部的各种振动干扰。
引起零部件的损坏和乘坐的不舒适等。
所以设置悬置系统,把发动机传递到支承系统的振动减小到最低限度。
成功地控制振动,主要取决于悬置系统的结构型式、几何位置及悬置软垫的结构、刚度和阻尼等特性。
确定—个合理的悬置系统是一件相当复杂的工作,它要满足—系列静态及动态的性能要求,同时又受到各种条件的约束,这些大大增加了设计的难度。
一般来讲对发动机悬置系统有如下要求。
① 能在所有工况下承受动、静载荷,并使发功机总成在所有方向上的位移处于可接受的范围内,不与底盘上的其他零部件发生干涉。
同时在发动机大修前,不出现零部件损坏。
② 能充分地隔离由发动机产生的振动向车架及驾驶室的传递,降低振动噪声。
③ 能充分地隔离由于路面不平产生的通过悬置而传向发动机的振动,降低振动噪声。
④ 保证发动机机体与飞轮壳的连接面弯矩不超过发动机厂家的允许值。
悬置系统的激振源:作用于发动机悬置系统的激振源主要如下:① 发动机起动及熄火停转时的摇动;② 怠速运转时的抖动;③ 发动机高速运转时的振动;④ 路面冲击所引起的车体振动;⑤ 大转矩时的摇动;⑥ 汽车起步或变速时转矩变化所引起的冲击;⑦ 过大错位所引起的干涉和破损。
作用在发动机悬置上的振动频率十分广泛。
按振动频率可以把振动分为高频振动和低频振动。
频率低于30Hz的低频振动源如下:① 发动机低速运转时的转矩波动;② 在发动机低速运转时由于惯性力及其力偶使动力总成产生的振动;③ 轮胎旋转时由于轮胎动平衡不好使车身产生的振动;④ 路面不平使车身产生的振动;⑤ 由于传动系的联轴器工作不佳产生附加力偶和推力,使动力装置产生的振动。
频率高于30Hz的高频振动源如下:① 在发动机高速运转时,由于惯性力及其力偶使动力总成产生的振动;② 变速时产生的振动;③ 燃烧压力脉动使机体产生的振动;④ 发动机配气机构产生的振动;⑤ 曲轴的弯曲振动和扭振;⑥ 动力总成的弯曲振动和扭振;⑦ 传动轴不平衡产生的振动。
某项目悬置布置方案案例一、动力总成悬置系统的设计原则一般在分析动力总成悬置系统振动问题时,由于其固有频率远远低于动力总成和车架弹性体振动频率,因此习惯上将动力总成看做空间运动刚体,把车架看成固定刚体,弹性悬置元件可以简化为具有三个主刚度轴的弹簧阻尼元件。
由理论力学可知,空间刚体运动有6个自由度,这样,发动机悬置系统振动问题就简化为6自由度空间刚体振动问题。
该系统可以看做整车振动的一个子系统,在研究该系统的刚体模态时,它受其它子系统的影响很小。
一般地,对动力总成—悬置这样6个自由度刚体振动系统,各个自由度之间存在运动耦合,即一个方向的激励不但可以引起本方向的振动而且还可以引起其它方向的振动,这就使动力总成振动比较复杂和剧烈,显然是工作过程中不希望出现的。
而且,当各阶振动耦合时,会导致系统振动的最高频率上升,扩大了引起共振的频率范围。
动力总成悬置系统设计的基本原则是解耦布置,即消除各自由度间的弹性耦合和惯性耦合。
这种解耦布置方式的优点是当动力总成上作用有一个方向的激振力或力矩时,系统仅在该方向产生响应,而不影响其它方向的运动。
理论上,当系统所有弹性元件的等效弹性中心与被支承物体的质心重合时,即悬置做汇聚式布置时,系统可以实现完全弹性解耦,即各自由度间的刚度影响系数为零,系统刚度阵成为对角阵。
但实际的发动机悬置设计中,由于受安装空间和制造工艺等因素的限制,不可能将悬置元件布置在系统任意位置上或布置为任意方向,因此汇聚式布置在汽车发动机悬置系统中难于实现。
悬置系统的作用是降低发动机振动的传递和控制发动机位移,悬置系统设计应包括以下几个目标:1.动力总成悬置系统的最高阶固有振动频率应小于发动机工作中的最小激振频率的0.717倍,以实现减振的作用;2.与车身的其他固有频率不产生重合导致共振叠加;3.悬置在系统共振频带内应有较大的阻尼值;4.尽可能多的实现各自由度间的解耦;5.动力总成在诸如汽车起步、制动、转向等极限工况下位移值不能超过允许取值;6.悬置支架应有足够的强度,以承受动力总成悬置系统的各种工况载荷;7.悬置支架应有足够高的固有频率,避免在各个工况激励下产生噪音影响;二、C项目悬置系统布局推荐方案此项目车型的底盘与一汽威姿类似,发动机选用东安汽车发动机制造有限公司的DA4G18发动机。
由于车型开发中需要对发动机悬置进行设计计算,需贵公司提供如下数据,望贵公司能给予帮助,谢谢。
1、发动机总成的总质量,包括内部注满的机油和冷却液。
2、发动机总成的质心位置.
3、发动机总成主惯性袖的位置;
4、动力总成绕三个主惯性铀的转动惯量;
5、发动机机体后端面与飞轮壳接合面上的静态弯矩,
6、发动机的最大扭矩及怠速转速,
8、计算发动机变速器总成在悬置软垫上可能引起的最大转矩反作用力.可用两种计算标准,一是发动机发出最大扭矩时,另一是发动机在额定功率点时(包括最大变速器减速比),然后根据软垫制造商提供的软点"负荷-变形"曲线,核对所选择的软垫是否能承受这一作用力及软垫的最大变形量是否在合理的范围内
9、按实际应用情况,确定动态负荷冲击加速度的数值.
10、设计悬置支架按动态负荷进行强度校核若发动机制造商没有提供机体后端面与飞轮壳结合部位的静态弯矩限制,则应按动态负荷计算该部位的弯矩和工作应力,保证该薄弱环节安全可靠
11、选择合适的悬置软垫,应能承受上述动静态负荷,并满足隔振要求,确定软垫的刚度12、根据所选择的软垫的压缩和剪切刚度及系统布置形式,分别计算前后悬置的垂直综合刚度,侧向综合刚度和扭矩综合刚度及相应的固有频率(如果是平置式布置,则系统的垂直方向固有频率和隔振效率可从软垫制造商提供的坐标图上根据静态变形量确定)
13、确定发动机的外激振频率
14、通过软垫制造商提供的坐标图,按照软垫的静态压缩量以及外激振频率,确定悬置系统的隔振效率.
15、检查悬置系统是否具备克服其他外力和惯性力的能力,必要时应设置限位装置
16、选择能满足工作环境条件的需要的悬置软垫的材料
17、校核悬置系统的结构布置能否适应整车提供的空间,确保不与周围的零部件发生干涉18、试验。
动力悬置工程施工方案一、项目概述1.1 项目背景动力悬置工程是指利用悬置系统将机械设备悬挂在建筑物内部进行安装调试的一种工程方式。
该工程适用于大型机械设备的安装,例如发电机组、变压器等。
通过采用悬置系统,可以有效降低施工难度,提高施工效率,减轻机械设备的重量,从而减少对建筑物结构的影响。
1.2 项目范围本项目是某发电厂新建机组的动力悬置工程,主要工作内容包括悬置系统设计、悬置设备制造、悬置系统安装调试等。
具体工作包括但不限于:悬置系统设计方案编制、悬置设备制造、悬置系统安装调试等。
工作范围涉及建筑、机械、电气等多个专业领域。
1.3 目标和意义本项目的主要目标是保证新建机组的安全、稳定、有效地完成悬置安装,并确保工程质量和进度。
通过动力悬置工程,可以有效保护建筑结构,降低对建筑物的影响,提高设备安装效率,节约工程成本,是一种高效、安全、可靠的机械设备安装方式。
因此,本项目的实施对于提高机组安装质量和效率具有重要意义。
二、施工准备2.1 施工组织设计根据本项目的工程特点和要求,确立施工组织机构,明确各单位的职责和任务。
具体分工如下:(1)项目经理:负责整个工程的组织、协调和管理工作;(2)工程技术负责人:负责工程的技术管理和工程质量的控制;(3)安全负责人:负责工程安全管理工作;(4)质量负责人:负责质量监督和验收工作;(5)施工队伍:负责具体的施工任务。
2.2 施工人员培训组织对施工人员进行相关技术培训,包括对悬置系统的操作和维护、施工安全技术等方面的培训,提高施工人员的技能水平和安全意识。
2.3 施工设备准备准备所需的施工设备和工具,包括悬置设备、吊装设备、检测仪器等,保证施工设备的完好和正常使用。
2.4 施工材料准备准备所需的施工材料,包括悬置系统的构件、连接件、管道、电缆等,保证施工材料的合格和充足供应。
2.5 施工场地准备对施工场地进行清理、整理,保证施工场地符合悬置系统安装、调试的要求,确保施工现场的安全和整洁。
动力总成悬置系统设计流程;5.1悬置系统的设计输入:;一般需要输入以下参数:动力总成的激振源,动力总成;5.2悬置系统的主要设计参数:;悬置位置及数量的选择,悬置安装位置角度的选择,静;5.2.1悬置位置及数量;根据动力总成的长度、质量、用途、安装方式和机舱空;三点式悬置与车架的顺从性最好,因为三点决定一个平;四点式悬置的稳定性好、能克服较大的转矩反作用力,
动力总成悬置系统设计流程
5.1 悬置系统的设计输入:
一般需要输入以下参数:动力总成的激振源,动力总成的惯性参数,隔振性能的要求,频率的匹配,模态的解耦,动力总成的位移控制,动力总成和整车的匹配,悬置元件的设计约束,发动机舱空间等。
5.2 悬置系统的主要设计参数:
悬置位置及数量的选择,悬置安装位置角度的选择,静刚度曲线的确定,动刚度的确定,阻尼参数的确定等。
5.2.1悬置位置及数量
根据动力总成的长度、质量、用途、安装方式和机舱空间等决定。
悬置系统可以有3、4、5点悬置,一般在汽车上采用三点及四点悬置系统。
因为在振动比较大时,如果悬置点的数目增多,当车架变形时,有的悬置点会发生错位,使发动机或悬置支架受力过大而造成损坏。
三点式悬置与车架的顺从性最好,因为三点决定一个平面,不受车架变形的影响,而且固有频率低,抗扭转振动的效果好。
四点式悬置的稳定性好、能克服较大的转矩反作用力,不过扭转刚度较大,不利于隔离低频振动。
较常见的三点及四点悬置布置形式如下图:
三点悬置布置示意图四点悬置布置示意图
5.2.2悬置安装位置角度的选择
在传统的纵置式发动机中,V 型布置是经常采用的方式, 一般倾斜角度θ:40~45, V型布置的悬置系统的弹性中心较低,在设计中通过倾角及位置的调整容易使其弹性中心落在或接近动力总成的主惯性型轴上。
对于横置动力总成而言,一般采用的是左右悬置支撑动力总成,另配置下拉杆悬置或前后抗扭悬置来承担扭矩载荷,此类布局的优势是从功能配置上来说就区分了承载悬置和抗扭悬置,易于实现悬置系统的刚体模态解耦。
5.2.3悬置的静动刚度确定
受几何空间布置的影响,要想达到悬置系统的解藕,另外一个重要的可调参数即悬置本身的静动刚度。
通过调整悬置的刚度及几何位置,使悬置系统的弹性中心与动力总成的质心重合,则振动将大为简化。
理论上,如果使发动机悬置系统的弹性中心同发动机总成的质心重合,就可获得所有六个自由度上oo
的振动解隅。
实际上完全解耦在悬置设计中是难以实现的,因为发动机的主要激振力只有垂直和扭转两种,而悬置设计中存在较多的约束。
因此只要在几个主要方向上获得近似解耦就行了。
5.2.4悬置阻尼参数的确定
根据悬置系统的幅频响应特性,当动力总成在低频振动时,为了减小振动的振幅,应采用阻尼因数较大的软垫,此时阻尼越大,振动响应越小。
为了降低动力总成的振动对整车的影响,切断高频振动的传递。
应该使振动系的阻尼越小越好,此时阻尼越小,振动响应越小。
只使用橡胶软垫,很难产生很大的振功阻尼。
为了改善冲击等过大的振动,悬置必须具有很大的阻尼力,这就是液压式悬置,它同样可降低高频时的悬置刚度,提高减振、降噪效果。
5.2.5悬置橡胶材料
在设计中应根据使用要求选择符合要求的橡胶材料。
目前主要采用混合橡胶,它以天然橡胶为主料,添加了部分丁苯橡胶.有的悬置也采用了丁腈橡胶。
目前采用的减振橡胶材料有一般的加硫橡胶,如NR (天然橡胶), SBR(丁苯橡胶) ,BR (丁二烯橡胶), IR(异戊橡胶);特殊的耐油加硫橡胶,如NBR(丁腈橡胶);阻尼力较大的橡胶,如IIR(丁基橡胶);特别耐热的加硫橡胶,如EPDM(乙丙烯橡胶)。
5.3 悬置系统的设计程序一般如下:
5.3.1确定动力总成(发动机+变速器)的总质量,含发动机附件,包括内
部注满的机油和冷却液;
5.3.2确定动力总成的质心位置;
5.3.3确定动力总成主惯性轴的位置;
5.3.4测出或估算出动力总成绕三个主惯性轴的转动惯量;
5.3.5设定动力总成前、后悬置支承点的数目,布置形式,各支承点离质心和主惯性轴的位置及相应的几何尺寸,并结合解耦原理作必要的分析计算;
5.3.6分别计算前、后悬置支承点上承受的静态负荷(前后是相对于发动机前后端而言);
5.3.7计算发动机机体后端面与飞轮壳接合面上的静态弯矩,该弯矩值必须在发动机制造商规定的范围内;否则,应调整前、后悬置支承点的位置或增加尾部辅助支承点,使该处的弯矩值控制在限值内;
5.3.8计算发动机、变速器总成在悬置软垫上可能引起的最大转矩反作用力。
可用两种计算标准,一是发动机输出最大转矩时,另一是发动机在额定功率点时(包括最大变速比)。
然后根据软垫制造商提供的软垫“负荷——变形”曲线,核对所选样的软垫是否能承受这一作用力及软垫的最大变形量是否在合理的范围内;
5.3.9按实际应用情况,确定动态负荷冲击加速度的数值;
5.3.10设计悬置支架,按动态负荷计算进行强度校核。
若发动机制造商没
有提出机体后端面与飞轮壳接合部位的静念弯矩限值,则应按动态负荷计算该部位的弯矩和工作应力,保证该薄弱环节安全可靠;
5.3.11选择合适的悬置软垫,应能承受上述动态负荷,并满足隔振要求,
确定软垫的刚度;
5.3.12根据所选择的软垫的压缩和剪切刚度及系统布置形式,分别计算前、后悬置的垂直综合刚度,侧向综合刚度和扭转综合刚度及相应的固有频率(如果
是平置式布置,则系统的垂直方向固有频率和隔振效率可从软垫制造商提供的坐标图上根据静态变形量确定);
5.3.13确定发功机的外激振频率;
5.3.14通过软垫制造商提供的坐标图,按照软垫的静态压缩量以及外激振额率,确定悬置系统的隔振效率;
5.3.15检查悬置系统是否具备克服其他外力和惯性力的能力,必要时应设置限位装置;
5.3.16选择能满足工作环境条件的需要的悬置软垫的材料;
5.3.17校核悬置系统的结构布置能否适应整车提供的空间,确保不与周围零部件发生干涉;
5.3.18试验(试验要求应满足第6项技术要求)。
6 技术要求
6.1 橡胶材料特性:
a.耐臭氧;
b.粘接强度>2.8Mpa;
c.撕裂强度>26Kn/m;
d.耐液体。
6.2 样件台架耐久试验应满足以下条件:
⑴室温条件下在-Z方向加载1±2G载荷,加载频率2HZ,进行1x10e次试验后应满足评价标准。
⑵室温条件下在-Z方向加载1±3G载荷,加载频率2HZ,进行3x10e次试验后应满足评价标准。
⑶将施加1G载荷的试样放于100摄氏度
条件下96小时,然后进行7.5x10e次试验(Z方向加载1±2G载荷,加载频率2 HZ)后,应满足评价标准;
6.3 评价标准如下:
6.3.1橡胶不能与悬置骨架脱离。
6.3.2刚度变化应不大于20%。
6.3.3悬置总成主刚度方向永久变形应不大于2mm。
6.4 跌落试验:试样从1.5m高度处沿任意方向自由落体坠于25mm厚的钢板上,试样应无影响使用性能的变化、
7 设计流程图 556。