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《汽车动力总成悬置系统振动分析及优化设计》篇一一、引言随着汽车工业的快速发展，汽车动力总成悬置系统的性能逐渐成为影响汽车舒适性和稳定性的关键因素。
本文旨在分析汽车动力总成悬置系统的振动问题，并提出相应的优化设计方案，以提高汽车的驾驶体验和性能。
二、汽车动力总成悬置系统概述汽车动力总成悬置系统是连接发动机、变速器和底盘的重要部分，其主要作用是减少振动和噪声的传递，提高汽车的乘坐舒适性和行驶稳定性。
该系统通常由发动机悬置、变速器悬置和副车架等组成。
三、汽车动力总成悬置系统振动分析1. 振动产生原因汽车动力总成悬置系统的振动主要来源于发动机的运转和道路的不平度。
发动机运转时产生的振动会通过悬置系统传递到车身和底盘，而道路不平度则会导致整个动力总成系统的振动。
2. 振动影响分析动力总成悬置系统的振动会对汽车的乘坐舒适性、行驶稳定性和发动机性能产生不良影响。
长期振动还可能导致悬置系统零部件的疲劳损坏，增加维修成本。
四、汽车动力总成悬置系统优化设计1. 材料选择优化优化材料选择是提高动力总成悬置系统性能的有效途径。
采用高强度、轻量化的材料，如铝合金、复合材料等，可以降低系统质量，提高系统的刚度和减振性能。
2. 结构优化设计结构优化设计是解决动力总成悬置系统振动问题的关键。
通过改进悬置系统的结构布局、增加减振元件和优化阻尼特性等措施，可以有效地减少振动和噪声的传递。
例如，采用多级减振结构，使系统在不同频率下的减振效果更加明显。
3. 智能控制技术应用智能控制技术如主动或半主动悬置系统，可以通过传感器实时监测系统的振动状态，并自动调整控制参数，以实现更好的减振效果。
这种技术可以提高系统的自适应能力和性能稳定性。
五、实例分析以某款汽车的动力总成悬置系统为例，通过对其振动问题进行详细分析，发现主要问题在于发动机运转时产生的振动过大。
针对这一问题，我们采用了上述的优化设计方案，包括采用高强度铝合金材料、优化结构布局和增加减振元件等措施。
商用车驾驶室悬置系统隔振特性与优化研究一、本文概述随着商用车市场的不断发展和技术的进步，商用车驾驶室的舒适性和安全性日益受到人们的关注。
驾驶室悬置系统作为商用车的重要组成部分，其隔振特性对驾驶室的舒适性和整车的稳定性具有重要影响。
因此，对商用车驾驶室悬置系统的隔振特性进行深入研究和优化，对于提高商用车驾驶室的舒适性和整车的性能具有重要意义。
本文旨在研究商用车驾驶室悬置系统的隔振特性，并通过优化方法改善其性能。
对商用车驾驶室悬置系统的基本结构和工作原理进行介绍，明确研究对象和范围。
分析商用车驾驶室悬置系统的隔振特性，包括振动传递特性、隔振效率等方面，为后续的优化研究提供理论基础。
接着，采用先进的仿真分析方法和实验手段，对商用车驾驶室悬置系统的隔振特性进行定量评估，揭示其存在的问题和不足。
基于仿真分析和实验结果，提出商用车驾驶室悬置系统的优化方案，并通过实验验证优化效果，为商用车驾驶室悬置系统的设计和改进提供指导。
本文的研究不仅有助于深入理解商用车驾驶室悬置系统的隔振特性，而且可以为商用车的设计和制造提供理论依据和技术支持，对于推动商用车行业的进步和发展具有重要意义。
二、商用车驾驶室悬置系统隔振理论基础商用车驾驶室悬置系统的隔振特性对于提高驾驶员的舒适性和减少车辆振动对驾驶室内部构件的影响至关重要。
为了深入了解商用车驾驶室悬置系统的隔振特性，并对其进行优化研究，首先需要建立其隔振理论基础。
隔振理论的核心在于通过合适的悬置系统设计和参数调整，减少或隔离来自车辆底盘的振动传递至驾驶室。
商用车驾驶室悬置系统通常由橡胶悬置、液压悬置或空气悬置等构成，这些悬置元件具有良好的弹性和阻尼特性，能够在一定程度上吸收和衰减振动能量。
在隔振理论中，传递函数是一个关键概念，它描述了振动从输入端到输出端的传递关系。
对于商用车驾驶室悬置系统，传递函数可以通过建立系统的力学模型，结合振动分析方法来求解。
通过分析传递函数的频率响应特性，可以了解悬置系统在不同频率下的隔振效果，从而指导悬置系统的设计和优化。
悬挂系统的动力学特性分析悬挂系统是汽车重要的一部分，它直接影响着车辆的操控性能和乘坐舒适度。
悬挂系统的动力学特性分析，对于了解和优化汽车的行驶稳定性和舒适性具有重要意义。
本文将从悬挂系统的结构、动力学模型和参数对动力学特性的影响等方面进行论述。
悬挂系统是汽车重要的组成部分之一，主要由弹簧和减振器组成。
弹簧起到支撑车身和吸收地面不平度的作用，而减振器则是消除车身在弹性变形后的反弹运动。
这两个组件的设计和参数对悬挂系统的动力学特性有着直接的影响。
一方面，弹簧的刚度决定了悬挂系统的支撑能力和舒适性。
较大的弹簧刚度可以提高悬挂系统的支撑能力，增强车辆的操控稳定性，但同时也会降低乘坐舒适度。
而较小的弹簧刚度则会导致车辆在弯道行驶时的侧倾增大，影响操控性能。
因此，弹簧的刚度选择需综合考虑车辆的使用环境和悬挂系统的性能需求。
另一方面，减振器对悬挂系统的动力学特性也有着重要的影响。
减振器不仅要具备吸收和控制车身的振动能力，还需要在不同路况下提供适当的阻尼。
过大的减振器阻尼会导致车身在通过不平路面时的反弹减缓过快，使乘坐感觉硬直，降低乘坐舒适度。
而过小的减振器阻尼则会导致车身在经过不平路面时的反弹过大，影响悬挂系统的稳定性和操控性能。
因此，减振器的阻尼调整需要在保证乘坐舒适度的前提下，兼顾车辆的操控性能。
除弹簧和减振器外，悬挂系统的动力学特性还与车身的刚度分布和质量分布密切相关。
车身刚度分布的不均匀性会导致车轮在通过不平路面时的振动幅度不一致，进而影响车辆的稳定性。
而车身重心高度的改变也会对车辆的侧倾和操控过程中的姿态变化产生一定的影响。
动力学特性分析需要建立悬挂系统的数学模型。
典型的悬挂系统模型包括单自由度模型、双自由度模型和多自由度模型等。
这些模型基于牛顿第二定律和哈肯方程，描述了悬挂系统中弹簧、减振器和车身之间的力学关系。
通过数学模型，可以分析和预测悬挂系统在不同工况下的动力学响应，为优化悬挂系统的设计和调整提供理论支持。
悬架系统中由于弹性元件受冲击产生振动，为改善汽车行驶平顺性，悬架中与弹性元件并联安装减振器，为衰减振动，汽车悬架系统中采用减振器多是液力减振器，其工作原理是当车架（或车身）和车桥间受振动出现相对运动时，减振器内的活塞上下移动，减振器腔内的油液便反复地从一个腔经过不同的孔隙流入另一个腔内。
此时孔壁与油液间的摩擦和油液分子间的内摩擦对振动形成阻尼力，使汽车振动能量转化为油液热能，再由减振器吸收散发到大气中。
在油液通道截面和等因素不变时，阻尼力随车架与车桥（或车轮）之间的相对运动速度增减，并与油液粘度有关。
减振器与弹性元件承担着缓冲击和减振的任务，阻尼力过大，将使悬架弹性变坏，甚至使减振器连接件损坏。
因面要调节弹性元件和减振器这一矛盾。
(1) 在压缩行程（车桥和车架相互*近），减振器阻尼力较小，以便充分发挥弹性元件的弹性作用，缓和冲击。
这时，弹性元件起主要作用。
(2) 在悬架伸张行程中（车桥和车架相互远离），减振器阻尼力应大，迅速减振。
(3) 当车桥（或车轮）与车桥间的相对速度过大时，要求减振器能自动加大液流量，使阻尼力始终保持在一定限度之内，以避免承受过大的冲击载荷。
在汽车悬架系统中广泛采用的是筒式减振器，且在压缩和伸张行程中均能起减振作用叫双向作用式减振器，还有采用新式减振器，它包括充气式减振器和阻力可调式减振器。
双向作用筒式减振器工作原理说明。
在压缩行程时，指汽车车轮移近车身，减振器受压缩，此时减振器内活塞3向下移动。
活塞下腔室的容积减少，油压升高，油液流经流通阀8流到活塞上面的腔室（上腔）。
上腔被活塞杆1占去了一部分空间，因而上腔增加的容积小于下腔减小的容积，一部分油液于是就推开压缩阀6，流回贮油缸5。
这些阀对油的节约形成悬架受压缩运动的阻尼力。
减振器在伸张行程时，车轮相当于远离车身，减振器受拉伸。
这时减振器的活塞向上移动。
活塞上腔油压升高，流通阀8关闭，上腔内的油液推开伸张阀4流入下腔。
由于活塞杆的存在，自上腔流来的油液不足以充满下腔增加的容积，主使下腔产生一真空度，这时储油缸中的油液推开补偿阀7流进下腔进行补充。
减震器布置对悬挂系统的减震性能影响摘要：随着人民生活水平日益提高，对于品质的追求也越来越高，汽车也日益成为人民生活当中必需品，而汽车行业之间的竞争也越来越激烈，对于品质的追求也越来越高，汽车悬挂系统的好坏直接反应着乘坐的舒适程度，也直接反应着轿车的稳定性，本文主要探索了减震器布置对悬挂系统的减震性能的影响。
首先笔者论述了什么是减震器，其次论述了减震器的工作原理，最后阐述了减震器布置对悬挂系统的减震性能的影响。
笔者希望通过本文能对提高汽车乘坐的舒适度提供一些借鉴。
关键词：减震器布置；悬挂系统；减震性能1.什么是减震器何为减振器？减振器就是指用来抑制弹簧吸震后反弹时的震荡及来自路面的冲击的一种减震装置。
当汽车行驶在不平路面上的时候，即使吸震弹簧能够把来自路面的震动过滤缓冲掉，但是弹簧由于自身的原因还是存在往复的运动，而这时减震器就是来抑制弹簧的反复跳跃运动的的。
要注意减振器不能过软，否则车在行驶的过程中会上下颠簸。
但是减振器也不能过硬，否则会产生过大的阻碍力量，那样有碍弹簧有效运转。
2.减震器的工作原理减震器是如何运转的呢？在悬架系统中，当弹性元件受一定程度的冲击时她会产生一些震动，为保证汽车在行驶过程中的平稳性，把悬架中与弹性元件两者并联在一起来安装减震器，就可以减轻车声的振动幅度。
在多数情况下汽车悬架系统中采用减震器为液力减震器，它们的运作原理如下：当车架和车桥间的震动会产生相对运动，在此时减震器内的活塞就会出现上下移动的运动状态，这样减震器内部的的油液就会重复地从一个腔通过不同的孔隙进入到其他的腔内。
此时孔壁与油液间的摩擦和油液分子间的内摩擦对震动会产生阻碍力，使汽车震动能量转化为油液的热能，再经过减震器吸收散发到大气中。
在油液通道截面和等因素不变时，阻碍力会随车架与车桥之间的相对运动而速度增减，这也与油液粘度存在一定的关联。
减震器和弹性元件这两者肩负着缓冲击和减震的工作任务，当阻碍力非常大的时候，会把悬架弹性变坏，严重的会损坏减震器的连接件。
车辆工程技术66 车辆技术0 前言 在新的时代背景下，汽车性能越来越受人们的重视，理解动力总成悬置系统所具有的特性，对于汽车整体性能的提高具有非常重要的意义，这也成为汽车生产部门所需要关注的重点和难点所在。
动力总成悬置系统，指的是汽车动力源于车架进行连接的系统，由于动力设备直接与车架相联系，那么发动机在进行工作的过程中必然会将振动传递给车身，在很大程度上影响了汽车操作的平稳性和乘坐的舒适性。
更为严重的是，汽车振动会降低各个部件的工作效率和寿命，因此，动力总成悬置软件的优化也成为汽车生产件非常重要的工作。
俗话说工欲善其事，必先利其器，要想能够降低汽车振动的频率，首先就要能够对其构成原理进行了解，这就要求在实践中能够理解动力总成悬置元件的特性。
1 元件材料因素 动力总成设施原件的原材料对于汽车的振动具有非常重大的影响，通过改善其原料的特性提升汽车的舒适度，也成为目前汽车制造行业最重要的工作。
目前汽车动力装置元件主要有两种材料构成，分别是橡胶悬置元件和液压阻尼原件。
橡胶的元件结构简单，而且成本非常低，最为重要的是它能够有效的隔绝动力机制和路面不平滑给车身带来的震动。
但是现在的道路条件已经得到了极大的发展，汽车设计愈加偏向小巧灵便，由于橡胶材质的阻尼小，而且硬度比较高，橡胶材质的悬浮设备已经反而满足日前的需求，反而由于其高频动态硬化，而对汽车的震动造成更大的影响，非常不利于汽车整体性能的改善[1]。
其次，具有频变刚度和阻尼的液压阻尼式橡胶悬置虽然比传统的橡胶设备具有更强的隔震效果，在各种汽车涨也得到了极大的应用，但是由于其材质的特殊性对于吸收动力总成的振动依然存在很大的缺陷。
另外，仅依靠材料的本身特性和不同的结构设计来完成隔振，对于汽车在运行时候的震动效果并不能最大限度的进行吸收，很多汽车无法满足人们日益增长的需求。
2 悬置元件的数量 在目前汽车动力设备进行安装的过程中，根据汽车动力总成的长度，用途以及安装方式有四种选址策略。
汽车悬架知识专题：各类弹性元件详述悬架采用的弹性元件有钢板弹簧、螺旋弹簧、扭杆弹簧、空气弹簧、油气弹簧、橡胶弹簧等。
钢板弹簧钢板弹簧又叫叶片弹簧，它是由若干不等长的合金弹簧片叠加在一起组合成一根近似等强度的梁。
如图下右侧所示。
钢板弹簧3的第一片（最长的一片）称为主片，其两端弯成卷耳1，内装青铜或塑料或橡胶。
粉沫冶金、制成的衬套，用弹簧销与固定在车架上的支架、或吊耳作铰链连接。
钢板弹簧的中间用U 形螺栓与车桥固定。
中心螺栓4用来连接各弹簧片，并保证各片的装配时的相对位置。
中心螺栓到两端卷耳中心的距离可以相等，也可以不相等如下图所示。
为了增加主片卷耳的强度，将第二片末端也弯成半卷耳，包在主片卷耳和外面，且留有较大的间隙，使得弹簧在变形时，各片间有相对滑动的可能。
钢板弹簧在载荷作用下变形，各片之间因相对滑动而产生摩擦，可促使车架的振动衰减。
各片间的干摩擦，车轮将所受冲击力传递给车架，且增大了各片的摩损。
所以在装合时，各片间涂上较稠的润滑剂（石墨润滑脂），并应定期保养。
1. 卷耳；2. 弹簧夹；3. 钢板弹簧；4. 中心螺栓；钢板弹簧本身还兼起导向机构的作用，可不必单设导向装置，使结构简化，并且由于弹簧各片之间摩擦引起一定减振作用。
有些高级轿车的后悬架采用钢板弹簧作弹性元件。
目前一些国家汽车上采用变厚度的单片或二至三片的钢板弹簧，可以减少片与片间的干摩擦，减小动刚度，还提高使用应力，同时减轻重量。
螺旋弹簧螺旋弹簧是用弹簧钢钢棒料卷制而成，它们有刚度不变的圆柱形螺旋弹簧和刚度可变的圆锥形螺旋弹簧。
螺旋弹簧大多应用在独立悬架上， 尤以前轮独立悬架采用广泛。
有些轿车后轮非独立悬架也有采用螺旋弹簧作弹性元件的。
由于螺旋弹簧只承受垂直载荷，它用做弹性元件的悬架要加设导向机构和减振器。
它与钢板弹簧相比具有不需润滑，防污性强，占用纵向空间小，弹簧本身质量小的特点，因而现代轿车上广泛采用。
扭杆弹簧扭杆弹簧总成用铬钒合金弹簧钢制成，它的表面经过加工很光滑。
60科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald1 前言随着汽车工业迅猛发展以及人们生活水平的提高,汽车的使用变得越来越普及,人们对汽车的要求变得越来越高,对汽车的评价也变得越来越专业。
在这个过程中,车辆的乘坐舒适性和操作稳定性被提升到很高的位置,成为汽车研究发展中的一个重点。
悬挂作为现代汽车上的重要系统之一,把车架(或车身)与车轴(或车轮)弹性地连接起来,传递作用在车轮和车架(或车身)之间的一切力和力矩,并且缓和由不平路面传给车架(或车身)的冲击载荷,衰减由此引起的承载,系统的振动,以保证汽车平顺地行驶,其性能直接影响到车辆的乘坐舒适性和操作稳定性。
汽车悬挂系统中重要的力元件除了使用弹簧和减震器之外,在其结构件的连接大量使用弹性元件,包括橡胶衬套、橡胶缓冲块、液压衬套等弹性元件。
本文主要介绍弹性元件的研究和应用。
2 橡胶衬套技术特点为了使车辆获得良好的乘坐舒适性和操纵稳定性,在悬挂系统的各连接部位大量使用了弹性件柔性连接,例如减震器和车身的连接,控制臂和副车架的连接,悬挂杆件和转向节的连接,悬挂纵臂和车身的连接等等。
在目前情况下,这些柔性连接多数是通过橡胶元件实现的。
人们使用橡胶元件连接的原因主要技术特点是:(1)与金属相比,橡胶的弹性模量非常小,能有效地隔离振动;且橡胶具有不可压缩性,橡胶的粘弹性能在应力和变形之间产生时间延迟,表现出一定的阻尼特性;(2)由于橡胶材料特有的粘弹性,可以用于车辆的降噪;(3)硫化后容易和金属粘结在一起,使得橡胶衬套的体积小,重量轻,生产工艺成熟;(4)满足弹性运动学的需要。
这些柔性的弹性联接允许悬挂部件在外力的作用下产生微小的变形,从而达到改善悬挂性能的目的。
尽管这些橡胶连接件的结果简单,但它们对车辆减振、降噪和悬挂的性能都有很大的影响,但常见的橡胶元件很难提供在低频振动控制时所需要的大阻尼。
为了能够在一个较大的频率范围内提供大阻尼和大刚度的振动控制元件,液压衬套逐渐被运用到悬挂系统零部件连接中。
悬架弹性元件对悬架振动传递特性的影响Ξ张立军 余卓平(同济大学汽车工程系 上海,200092)摘要 为了分析研究橡胶元件减振隔振的机理,在线性假设的前提下,用复刚度表示悬架弹性元件的刚度,在车身车轮双质量1 4车振动模型的基础上建立了考虑悬架系统中的橡胶弹性支承元件影响的1 4车振动模型,并利用该模型详细论述了橡胶元件对悬架振动传递特性的总体影响,指出其能减小车身部分固有频率附近的传递系数,增大车轮部分固有频率附近的传递系数,明显改善高频段的隔振性能。
关键词 悬架 橡胶支承元件 驻波效应 隔振中图分类号 U 27011 T P 53引 言为了隔离来自路面不平度的冲击,并起到隔声方面的作用,在汽车的悬架系统中采用的橡图1 轿车复合式后悬架总成像胶元件胶弹性元件主要包括:减振器活塞杆与车身之间的上、下轴承环、螺旋弹簧上端的橡胶衬垫、减振器下端吊耳的橡胶件以及缓冲块。
图1所示为某轿车复合式后悬架总成结构及其中使用的橡胶元件。
目前,国外不断有新型的橡胶减振元件问世,说明国外已经掌握了这方面的先进技术,并且实用化。
而在国内,人们对于轿车悬架减振橡胶元件的选型和设计与国外相比尚存在较大的差距。
本文在线性假设的前提下,利用所建立的考虑橡胶元件影响的新型悬架模型,分析研究橡胶元件对悬架振动传递特性的影响机理。
这对于深入了解汽车悬架用橡胶元件减振隔振的机理,逐步实现悬架系统橡胶元件的自主开发设计具有重要的理论意义和实用价值。
第22卷第2期2002年6月 振动、测试与诊断Jou rnal of V ib rati on,M easu rem en t &D iagno sisV o l .22N o.2Jun .2002Ξ1 研究模型橡胶是一种粘弹性材料,具有内部摩擦的阻尼特性。
可利用复刚度表征橡胶在单一方向的弹性特性,即橡胶元件的刚度为K 3=K +j h =K (1+j Γ)(1)其中:K 为橡胶弹性元件的单向位移动刚度(同向动刚度);h 为反映橡胶材料阻尼特性的正交动刚度(即结构阻尼系数);Γ为橡胶元件的损耗因子。
图2 研究用悬架1 4车振动模型如图2所示,在汽车车身和车轮双质量1 4车振动系统(简称振动系统b )的基础上,可建立考虑悬架系统中橡胶弹性元件影响的新型的悬架系统振动模型——橡胶支承双质量1 4车振动模型(以下简称振动系统a )。
新型模型是结合悬架结构中橡胶元件的实际安装位置,在车身车轮双质量振动模型的相应位置引入橡胶元件的模型形成的。
下面利用四端参数的方法对该线性振动系统的振动特性进行分析。
根据四端参数原理[1],可推出上述两种振动系统的振动方程。
对于振动系统a ,有F ssβ=Α11Α12Α21Α22F z zβ(2) 对于振动系统b ,有F ssβ=Α′11Α′12Α′21Α′22F z zβ(3)其中:F s ,sβ为地面输入力和加速度;F z ,z β为车身质量输出力和加速度;Α11=1-m t Ξ2K 32+j Ξm t (j ΞK 31-C Ξ2)(K +K 33)j ΞC (K K 31+K K 33+K 31K 33)+K K 31K 31;Α12=j Ξ(m +m t )-m m t Ξ2j ΞK 32+(j ΞK 31-C Ξ2)(K +K 33)j ΞC (K K 31+K K 33+K 31K 33)+K K 31K 33;Α21=j ΞK t +j ΞC ′+K t +j ΞC ′-m t Ξ2K t +j ΞC ′j ΞK 32+j Ξ′m t (j ΞK 31-C Ξ2)(K +K 33)j ΞC (K K 31+K K 33+K 31K 33)+K K 31K 33Α22=1-(m +m t )Ξ2K t +j ΞC ′+ j Ξm -jm m t Ξ3K t +j ΞC ′j ΞK 32+j Ξm t (j ΞK 31-C Ξ2)(K +K 33)j ΞC (K K 31+K K 33+K 31K 33)+K K 31K 33221振 动、测 试 与 诊 断 第22卷Α′11=1-m t Ξ2K +jC Ξ;Α′12=j Ξ(m +m t )-jm Ξ3K +jC Ξ;Α′21=j ΞK t +jC ′Ξ+j ΞK +jC Ξ;Α′22=-m Ξ2K t +jC ′Ξ+1-m t Ξ2K t +jC ′Ξ1-m Ξ2K +jC Ξ。
显然,如果假设橡胶弹簧的刚度为无穷大,即K 31=K 32=K 33=∞,则橡胶弹性连接转化为刚性连接,振动系统a 转化为振动系统b 。
由于车身质量作自由振动(F z =0)[1],所以得到振动系统A 中车身加速度z β对路面加速度输入sβ的传递特性为z ¨s ¨=1Α22= 11-(m +m t )Ξ2K t +j ΞC ′+j Ξm -jm m t Ξ3K t +j ΞC ′j ΞK 32+j Ξm t (j ΞK 31-C Ξ2)(K +K 33)j ΞC (K K 31+K K 33+K 31K 33)+K K 31K 33(4)相应的,振动系统b 中车身加速度z β对路面加速度输入sβ的传递特性为z βs β=122=1-m Ξ2K t +jC ′Ξ+1-m t Ξ2K t +jC ′Ξ1-m Ξ2K +jC Ξ(5)2 橡胶元件对悬架振动传递特性的影响通过分析对车身加速度对路面不平度加速度输入的振动传递特性,可以评价振动系统的隔振特性。
图3所示为振动系统a 和振动系统b 的振动传递特性的比较。
由图可知,两种系统的传递特性的形状基本相似,但存在以下明显的差别:图3 振动系统a 和振动系统b 的振动传递特性对比(1)在车身部分固有频率f 0附近,振动系统a 的传递系数小于振动系统b ;(2)在车轮部分的固有频率f t 附近则是振动系统b 的传递系数小于振动系统a ;(3)在频率高于30H z 的高频段,振动系统a 的隔振性能要远远优于振动系统b ,而且改善程度随着频率的升高而愈加显著。
上述的对比结果说明:橡胶弹性支承元件在车身和车轮两部分固有频率附近和高频段都引起了悬架系统隔振特性321第2期张立军等:悬架弹性元件对悬架振动传递特性的影响的明显变化。
从影响结果来看,橡胶弹性元件基本不损害汽车的振动平顺性,却可以大大改善悬架对高频振动的隔离能力,有利于噪声控制。
另外,从曲线2和3可知,橡胶弹性元件的内部阻尼能够使得传递系统进一步降低,但降低的程度很小。
(a )阻尼比对振动系统a 的影响 (b )阻尼比对振动系统b 的影响图4 减振器阻尼对两种系统传递特性的影响比较图4所示为减振器阻尼比对两种系统传递特性的影响比较。
由图中可以看到:对于振动系统b ,阻尼比对降低车身固有频率处共振峰值和降低高频段隔振特性的效应相反,即振动系统b 的振动隔离特性在整个频段对阻尼的变化都很敏感。
而对于振动系统a ,在低于30H z 的低频段内阻尼比对传递特性的影响与振动系统b 相同。
但在更高频段,传递特性与减振器阻尼的变化基本无关。
这说明,悬架系统中的橡胶弹性元件可以降低系统隔振特性在高频段对减振器阻尼变化(例如由于温度变化引起的阻尼变化等)的敏感性,有利于降低对减振器的设计要求。
以上阐述的是悬架中所有橡胶弹性元件对悬架振动特性影响的总体结果,可以为悬架的设计提供参考依据。
为了加深对各个橡胶元件的了解,下面讨论各个橡胶元件对系统特性影响的情况。
3 各个橡胶元件对悬架振动传递特性的影响图5(a )所示为减振器活塞杆与车身之间的橡胶轴衬元件对振动系统的传递特性的影响。
它在车轮固有频率附近及高频段,特别是高频段对系统的传递特性产生影响。
在车轮部分固有频率附近,刚度增大有利于降低峰值;但在高频段,减小橡胶弹簧的刚度有利于改善系统的隔振性能。
图5(b )所示为减振器吊耳橡胶元件对振动系统的传递特性的影响。
从图中可以看出:在整个频率范围内,减振器吊耳橡胶元件的刚度变化对振动系统的传递特性影响很小,可以忽略。
图5(c )所示为螺旋弹簧橡胶衬垫的刚度变化对振动系统的传递特性的影响。
它只对系统在车身部分的固有频率附近的传递特性发生影响,减小螺旋弹簧橡胶衬垫的刚度可以使系统在该频率范围内的传递系数下降。
421振 动、测 试 与 诊 断 第22卷 (a )减振器上端橡胶元件的影响 (b )减振器吊耳的影响 (c )螺旋弹簧橡胶衬垫的影响1——忽略橡胶元件刚度;2——考虑橡胶元件复刚度;3——考虑橡胶元件复刚度(刚度相对2减半)图5 各个悬架橡胶元件对悬架系统振动传递特性的影响综上所述,可以得到以下结论:(1)螺旋弹簧上部橡胶衬垫刚度的变化会引起系统在车身部分固有频率附近传递特性的变化,降低其可以使传递系数下降;(2)影响振动高频段的隔振性能的主要是减振器活塞杆与车身之间的橡胶轴衬元件,降低其刚度可以大大改善高频段的隔振性能,但会稍稍损害车轮固有频率附近的隔振特性;(3)减振器吊耳橡胶元件对振动系统的传递特性影响很小,可以忽略不计。
4 橡胶元件对螺旋弹簧驻波效应的作用实际上,汽车悬架系统中的螺旋弹簧有一定质量,存在驻波效应。
根据四端参数的原理,利图6 螺旋弹簧端部橡胶元件对螺旋弹簧驻波效应的抑制作用用前述振动模型,得到考虑螺旋弹簧的驻波效应时的悬架振动系统的车身加速度对路面加速度输入的幅频特性的仿真计算结果,如图6所示。
由图6可知,在高于一定频率的高频范围内,悬架的螺旋弹簧会发生驻波现象,并对系统的高频段的隔振性能产生不利影521第2期张立军等:悬架弹性元件对悬架振动传递特性的影响响(曲线1)。
但螺旋弹簧端部的橡胶衬垫结构可以有效抑制螺旋弹簧的驻波效应,如果增大橡胶元件的内部阻尼系数,驻波峰值将进一步下降(曲线2和3),但该橡胶元件会导致驻波峰值频率的变化。
5 结 论在线性假设的条件下,通过上述分析研究,关于橡胶元件对悬架振动传递特性的影响主要得到以下结论:(1)悬架系统中橡胶元件的综合作用效果为:减小在车身部分固有频率附近的传递系数;增大在车轮部分的固有频率附近的传递系数;明显改善在频率高于30H z的高频段的隔振性能,而且改善程度随着频率的升高而愈加显著,有利于隔离高频固体波动。
(2)在通常讨论汽车振动平顺性的频段(即低于30H z)内,橡胶元件不改变减振器阻尼对传递特性的影响作用。
但在更高频段,橡胶元件使得系统的隔振特性不受减振器阻尼变化的影响。
(3)螺旋弹簧上部橡胶衬垫可以降低系统在车身部分固有频率附近的传递特性,而且刚度越小越有利。
(4)影响振动系统高频段的隔振性能的主要是减振器活塞杆与车身之间的橡胶轴衬元件,降低减振器活塞杆与车身之间的橡胶轴衬元件的刚度可以大大改善高频段的隔振性能。
