悬置系统设计基本要素
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商用车悬置系统设计基础培训资料一、商用车悬置系统概述商用车悬置系统是连接动力总成(发动机、变速器等)与车架的重要部件,其主要作用是支撑动力总成、减少振动传递、控制噪声以及承受动力总成在运行过程中产生的各种力和力矩。
一个良好设计的悬置系统能够显著提高商用车的乘坐舒适性、可靠性和耐久性。
二、悬置系统的组成部分商用车悬置系统通常由悬置软垫、支架、连接件等组成。
悬置软垫是悬置系统中最为关键的部件之一,它一般由橡胶或其他弹性材料制成,具有良好的减振性能。
不同类型的软垫在刚度、阻尼等特性上有所差异,以适应不同的车辆工况和性能要求。
支架则起到固定和支撑悬置软垫的作用,其结构强度和刚度需要经过精心设计,以确保在承受动力总成的重量和各种力的作用下不变形或损坏。
连接件用于将悬置系统与动力总成和车架相连接,其质量和可靠性直接影响悬置系统的性能。
三、悬置系统的设计要求在设计商用车悬置系统时,需要考虑多个方面的要求。
首先是隔振性能。
要有效地隔离动力总成产生的振动,使传递到车架和车身的振动减小到最低程度,从而提高乘坐舒适性。
其次是支撑性能。
悬置系统需要能够可靠地支撑动力总成的重量,并承受发动机工作时产生的各种力和力矩,确保动力总成在车辆运行过程中的位置稳定。
此外,还需要考虑悬置系统的耐久性。
在长期使用过程中,要能够经受住各种恶劣工况的考验,不易出现损坏或失效的情况。
四、悬置系统的布置形式常见的商用车悬置系统布置形式有三点式、四点式和五点式等。
三点式悬置系统结构相对简单,成本较低,但在隔振性能和支撑稳定性方面可能相对较弱。
四点式悬置系统在稳定性和隔振性能上有一定的提升,适用于大多数商用车。
五点式悬置系统则在复杂工况下具有更好的性能表现,但结构较为复杂,成本也相对较高。
在选择悬置系统的布置形式时,需要综合考虑车辆的类型、用途、动力总成的特点以及成本等因素。
五、悬置软垫的特性分析悬置软垫的刚度和阻尼特性对悬置系统的性能有着至关重要的影响。
汽车悬置系统设计指南(一)引言概述:汽车悬置系统是汽车底盘系统的重要组成部分,对于汽车的驾驶稳定性和乘坐舒适性至关重要。
本文旨在提供汽车悬置系统设计的指南,帮助读者了解悬置系统的基本原理和设计要点,从而优化汽车悬置系统的性能与驾驶舒适。
正文内容:一、悬置系统基本原理1. 悬置系统的定义和作用2. 悬置系统的基本组成部分3. 悬置系统的工作原理4. 悬置系统与驾驶稳定性的关系5. 悬置系统与乘坐舒适性的关系二、悬置系统设计要点1. 悬置系统弹簧的选取和设计2. 悬置系统减震器的选择和调整3. 悬置系统阻尼的调节和优化4. 悬置系统材料的选择与优化5. 悬置系统与车体结构的匹配设计三、悬置系统振动控制1. 悬置系统振动类型与特性2. 悬置系统振动控制的方法3. 悬置系统调频器的设计与优化4. 悬置系统振动控制与驾驶稳定性的关系5. 悬置系统振动控制与乘坐舒适性的关系四、悬置系统磨损与维护1. 悬置系统磨损的原因与表现2. 悬置系统磨损程度的检测方法3. 悬置系统磨损的预防与延长寿命的方法4. 悬置系统维护的注意事项5. 悬置系统维护对驾驶稳定性和乘坐舒适性的影响五、悬置系统创新与发展趋势1. 悬置系统新材料的应用2. 悬置系统主动控制技术的发展3. 悬置系统电子化的趋势4. 悬置系统智能化的发展5. 悬置系统可持续发展的方向结论:通过本文的介绍,读者可以更好地理解汽车悬置系统的设计原理和要点,并在实际应用中引导悬置系统的优化与改进。
汽车悬置系统的设计不仅影响驾驶稳定性和乘坐舒适性,也与汽车的安全性和性能密切相关。
因此,合理设计和维护汽车悬置系统对于提高整车的操控性和乘坐舒适性至关重要。
未来,随着汽车技术的飞速发展,悬置系统将面临更多的创新与发展机遇,我们期待悬置系统能够更好地满足人们对于汽车驾驶体验和乘坐舒适性的需求。
汽车动力总成悬置系统布置研究汽车动力总成的悬置系统布置是整车设计中非常重要的一部分,直接关系到车辆的稳定性、舒适性和安全性。
该系统主要由几何形状、橡胶减震器和刚度等方面的因素组成。
正确的悬置系统布置可以减少车身的震动和扭曲,提高整车的稳定性和舒适性,并降低车辆的噪声、振动和疲劳。
首先,要考虑到悬置系统的几何形状。
通常来说,汽车动力总成的悬置系统规划应尽量避免底盘的干涉和碰撞。
在设计悬置系统时,需要根据车体结构和总成布置来确定最佳的安装位置。
对于前置发动机的车辆,前悬架的位置应该尽量靠前,并且需要满足车轮的位置和角度等技术要求。
后置发动机的车辆则需要考虑后悬架的位置,以确保车辆的稳定性和平衡性。
其次,橡胶减震器也是一个影响悬置系统性能的关键因素。
橡胶减震器可以有效地吸收路面震动和颠簸,从而减少车辆受到的冲击和振动。
因此,在选择和布置橡胶减震器时,需要考虑悬置系统的刚度和阻尼。
在高速行驶时,悬置系统应该具有较高的刚度和阻尼,以保证车辆的稳定性和控制性。
在行驶过程中,悬置系统还需要具有较好的稳定性和可靠性,以避免出现漏油等故障。
最后,悬置系统的刚度也是一个重要的方面。
汽车动力总成的刚度将直接影响车辆的刹车和加速性能,因此需要保证悬置系统的足够刚度。
在悬置系统的刚度设计中,需要综合考虑车辆的重量、驱动轮数量和轴距等要素,以保证车辆的平衡性和可控性。
综上所述,汽车动力总成悬置系统的正确布置和设计对于车辆的稳定性、舒适性和安全性具有重要意义。
在悬置系统的规划和设计中,需要综合考虑几何形状、橡胶减震器和刚度等因素,以确保车辆的性能和可靠性。
未来,随着科技的不断发展,汽车悬置系统将会进一步演进,并且更加注重可持续发展和环保,为驾驶者带来更为安全、舒适和便捷的出行体验。
悬架设计1. 引言悬架系统是汽车工程中非常重要的一个组成部分,它负责连接车辆的车身和车轮,提供悬挂和减震功能,以确保车辆在不平坦的道路上具有良好的稳定性和舒适性。
本文将介绍悬架系统的设计原理、类型以及设计考虑因素。
2. 悬架系统的设计原理悬架系统的设计原理涉及到力学和动力学的基本原理,以及减震器的工作原理。
在悬架系统中,最重要的任务是通过悬架装置将车轮的垂直运动转化为车身的纵向和横向运动,同时提供足够的负载支撑和减震功能。
3. 悬架系统的类型在汽车工程中,主要有几种常见的悬架系统类型,包括独立悬架、非独立悬架和气动悬架。
下面将对这些不同类型的悬架系统进行简要介绍。
3.1 独立悬架独立悬架是最常见的一种悬架系统类型,它将每个车轮都连接到车身的独立悬架装置上。
这种设计可以使每个车轮独立运动,提高车辆的稳定性和操控性能。
独立悬架又可细分为麦弗逊悬架、多连杆悬架和双叉臂悬架等,每种悬架系统在结构和工作原理上都有所不同。
3.2 非独立悬架非独立悬架将两个前轮或后轮连接在一起,通过一个共享的悬架装置来实现。
这种设计相对于独立悬架来说比较简单和经济,但在提供悬挂和减震功能方面效果较差。
3.3 气动悬架气动悬架使用气压调节器来控制车身与地面之间的间隙。
通过增加或减少气压,可以实现对车身高度的调节,从而改变车辆的悬挂刚度和行驶舒适性。
气动悬架通常用于高端豪华车辆,以提供更好的悬挂性能和乘坐舒适度。
4. 悬架系统设计的考虑因素在设计悬架系统时,需要考虑以下几个主要因素。
4.1 载荷悬架系统设计必须考虑车辆的预计最大载荷,以确保悬架系统能够承受和支撑所需的重量。
这涉及到选用合适的弹簧和减震器,以及调节悬架刚度和行程长度。
4.2 地面条件不同的地面条件对悬架系统的设计有不同的要求。
在较为平坦的道路上,悬架系统可以设计得较为柔软,以提供更好的乘坐舒适性。
而在崎岖不平的道路上,需要更坚固的悬架系统来保证车辆的稳定性和可靠性。
发动机悬置系统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。
按着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功;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。
商用车悬置系统设计基础培训资料1.悬置系统的定义和作用:悬置系统是商用车辆中的一个重要部件,用于支撑和控制车辆底盘和车身之间的连接。
它的主要作用是减震和保证车辆在行驶过程中的稳定性和舒适性。
2.悬置系统的组成部分:-弹簧:弹簧是悬置系统的关键部件,负责承受车辆重量和减小车辆震动。
常见的悬挂弹簧有螺旋弹簧、气弹簧和液压弹簧等。
-阻尼器:阻尼器是控制车辆弹簧回弹速度和减小车辆震动的装置。
常见的阻尼器有液压阻尼器和气动阻尼器等。
-支撑装置:支撑装置是悬置系统的一个重要组成部分,用于稳定车身和底盘之间的连接。
常见的支撑装置有悬挂臂、悬挂杆和扭力杆等。
-连接件:连接件是各个悬挂部件之间的连接元件,包括螺栓、螺母和销轴等。
3.悬置系统的设计原则:-载荷适应性:悬置系统需要根据车辆的不同载荷情况进行调整,保证车辆在不同负荷下的稳定性和舒适性。
-减震效果:悬置系统需要具备良好的减震效果,减小车辆在行驶过程中的震动,提高乘坐舒适性。
-频率匹配:悬置系统的弹簧和阻尼器需要在设计时考虑车辆悬挂部件的自然频率,以达到最佳的悬挂效果。
-独立性和互相影响:悬置系统的各个组成部分需要具备一定的独立性,在其中一个部分出现问题时,可以独立进行维修或更换。
4.悬置系统的常见问题及解决方法:-过硬或过软的弹簧:过硬的弹簧会导致车辆在行驶中颠簸和不舒适,过软的弹簧会导致车辆在行驶中容易下沉。
解决方法是根据实际情况选择合适的弹簧刚度。
-阻尼器失效:阻尼器的失效会导致车辆在行驶中出现弹跳和晃动。
解决方法是定期检查和维护阻尼器,并及时更换损坏的部件。
-支撑装置松动:支撑装置的松动会导致车辆底盘和车身之间的连接不稳定,影响车辆的操控性和安全性。
解决方法是定期检查和紧固支撑装置。
5.悬置系统设计的未来发展趋势:-轻量化设计:随着环保意识的增强,悬置系统的轻量化设计将成为未来的发展方向,以减少车辆的能耗和碳排放。
-智能化控制:悬置系统的智能化控制将使车辆能够根据道路和载荷情况自动调整悬挂刚度和阻尼效果,提高乘坐舒适性和操控性。
悬架设计指南范文悬架设计是车辆工程中的一个重要部分,它直接关系到车辆的操控性、舒适性以及安全性。
本文将从悬架的基本原理、悬架系统的组成部分、悬架设计的要素以及常见的悬架类型等方面进行详细介绍。
1.悬架的基本原理悬架是连接车体和车轮的一组系统,它的主要功能是减震、支撑和保持车轮接触路面的稳定性。
悬架系统通过减震器、弹簧、阻尼器和托架等部件来实现对车体和车轮的衔接和控制。
在车辆行驶过程中,悬架系统将路面的不平度转化为车体的垂直运动,并通过减震器来吸收和控制车体的能量。
2.悬架系统的组成部分悬架系统主要由减震器、弹簧、阻尼器、控制臂、托架和稳定杆等组成。
其中,减震器和弹簧是悬架系统中最重要的两个部件。
减震器主要用于吸收和控制车体的能量,而弹簧则主要用于支撑车体的重量,并提供适当的车身高度。
3.悬架设计的要素悬架设计的要素包括载荷分配、悬架行程、悬架刚度和减震器调校等。
载荷分配是指在不同驾驶状态下车轮承受的重量比例,合理的载荷分配能够提高车辆的操控性和稳定性。
悬架行程是指车轮在垂直方向上的运动范围,合理的行程能够提供足够的减震和保持车轮接触路面。
悬架刚度是指弹簧对垂直位移的阻力,适当的刚度能够提高车辆的操控性和舒适性。
减震器调校是指根据车辆的驾驶状态和行驶环境调整减震器的工作效果,合理的调校能够提供更好的悬架控制和舒适性。
4.常见的悬架类型常见的悬架类型包括独立悬架、刚性悬架和半独立悬架等。
独立悬架是指每个车轮都配备有独立的悬架系统,它能够提供更好的悬架控制和车轮独立运动。
刚性悬架是指车轮之间通过刚性连接,它简单、结构稳定,但无法独立运动。
半独立悬架是介于独立悬架和刚性悬架之间的一种类型,它主要用于低成本和简化设计的车辆。
在悬架设计的过程中,需要综合考虑车辆的操控性、舒适性和安全性等因素。
通过合理的悬架设计能够提高车辆行驶的稳定性和舒适性,并降低车辆行驶时的振动和疲劳程度。
同时,与其他车辆系统的协调和优化也是悬架设计的重要内容,例如制动系统、转向系统和底盘结构等。
汽车悬置系统设计标准有哪些
汽车悬架系统设计标准包括以下几个方面:
1. 载重能力:设计标准要求悬架系统能够承受车辆整备质量及额定载荷,并确保悬架系统在运行过程中不会失效或损坏。
2. 舒适性:悬架系统应具备良好的减震能力,能够有效地减少车辆在行驶过程中的颠簸感,提供乘坐舒适性。
3. 稳定性:悬架系统设计要求在车辆急转弯、行驶过程中具有良好的稳定性,能够保持车辆的姿态,并避免侧倾或失控。
4. 控制性:悬架系统设计要求能够使车辆具备良好的操控性能,能够快速、准确地响应驾驶员的操作,提供良好的操控感。
5. 可靠性:悬架系统设计要求能够在各种复杂的路况下正常工作,并保持长时间的稳定性和可靠性。
6. 安全性:悬架系统设计要求能够确保车辆在紧急制动或避让情况下稳定,避免侧滑、打滑或翻车等危险情况。
7. 经济性:悬架系统设计要求要考虑成本和效益,尽可能减少材料和零部件的使用,提高整体系统的寿命,降低维护和保养成本。
8. 环保性:悬架系统设计要求考虑所使用的材料和技术对环境的影响,尽可能减少对自然资源的消耗和环境污染。
总之,汽车悬架系统设计标准旨在提高汽车悬架系统的性能、可靠性、安全性和经济性,为车辆提供良好的行驶稳定性和乘坐舒适性。
同时,还要考虑环境因素,减少对自然资源的消耗和环境的污染。
这些标准是汽车制造行业必须遵守的基本规范,确保汽车悬架系统的质量和性能达到国际标准。
动力总成是汽车的重要振源之一,它对乘坐舒适性有重要影响。
合理选择动力总成悬置系统,可明显降低动力总成和车身的振动,减少动力总成经悬置传递给车架的力以及由此激发的车身钣金件和底盘相关零部件的振动噪声,因而可明显提高汽车的耐久性和乘坐舒适性。
降低动力总车和车架之间的振动传递主要有两项措施:第一是改进现有动力总成悬置的结构,使之产生最佳隔振特性,例如采用液压悬置等;第二是改进悬置系统的配置方案。
改进现有动力总成悬置的结构,要受到生产工艺、成本、可靠性和安装条件的制约,实施的难度较大。
而改进悬置系统的配置方案,则可以在现有一悬置的基础上,通过优化分析,正确选择各悬置的位置参数和性能参数,合理匹配动力总成悬置徐彤的各项固有频率,最大限度地发挥已有选址的潜能,该措施是达到最优减振目的的捷径。
动力总成悬置系统设计是指:在已经确定动力总成基本参数及有关整车基本参数的前提下,正确设计发动机悬置的刚度和阻力系数,悬置的数量及相对动力总成质心的坐标位置和布置型式,各悬置的具体结构形式,合理设置动力总成各阶模态参数,最大限度的减少由发动机引起的振动向车体的传递,提高悬置系统的工作可靠性,改善整车舒适性。
1.动力总成悬置系统的基本设计要求发动机本身是一个内在的振源,同时受到来自外部的各种干扰,引起零部件的损坏和乘坐不舒适性。
一个良好的悬置系统一档能充分减小由于发动机引起的振动噪声,延长零件的使用寿命。
悬置系统设计的好坏,主要取决于悬置系统的结构型式、几何位置以及选址的结构、刚度、阻尼等特性。
确定一个合理的悬置系统是一项相当复杂的工作,它需要满足一系列静态特性和动态特性要求,同时又受到各种条件的约束。
1.1静特性要求动力总成悬置的静特性要求即基本要求是:固定并支承动力总成;支承动力总成的内部作用力(例如发动机的往复惯性力、输出扭矩等)和尾部作用力(汽车其他部分对动力总成的作用力);最大限度地双向隔离动力总成与车体之间的振动;保证汽车生产和装配过程中工艺要求。
一般的,动力总成是由三个或四个悬置支承在车架上,整个动力总成的重量由悬置承受,因此悬置要有足够的刚度,应该与各自布置方式所承受的静、动载荷成比例,并使动力总成在所有方向上处于可接受的范围内,不与底盘上的其他零部件发生干涉,确保发动机能正常工作。
从隔振角度来说,要求悬置的刚度越小越好;从支承的角度来说,要求悬置的刚度越高越好,因此,悬置应具有适宜的刚度。
悬置元件的三向刚度是各向异性的’一般情况下K z /K x 郁Z /K Y 。
橡胶承受的载荷是靠变形来承受的,橡胶的变形通常用其本身厚度的相当值来限制,一般要求是:由于悬置元件承受载荷的幅值以及变化频率都很大,所以悬置元件的刚度应该是非线性 的(即随其承受的重量而变化)。
设悬置的垂向刚度为七,则K Z = A 尸式中:A ——比例系数,W ——承受的载荷。
由振动理论,垂向振动固有频率f 为: Zy k 罕=侦综上所述,设计各点悬置的主要原则是:各悬置点的刚度与其承受的重量成正比,误差 应小于10〜20%。
1.2动特性要求发动机本身的激励以及路面的激励都要经过悬置元件来传递,所以对悬置系统的第二个 要求为隔振要求,能充分隔离由发动机产生的振动向车架、驾驶室的传递以及由路面不平产 生的通过悬置而传向发动机的震动,降低振动和噪声。
隔振效果一般采用隔振传递率n 来表 示,其表达式为:1 + (2^— )2 3n = ---------------------- n ---------- 1 [1- ( —)2]2+ (2* — )2— —式中:& ——阻尼比①——激振频率 ①n ——系统固有频率当n 〉i 时,表明悬置系统正在增加来自发动机的振动,这是因为悬置系统的刚体模态 (固有)频率接近于发动机的点火频率,从而产生共振,也就能增加振动能量的输入。
当n <i 时,表明悬置系统削减了自发动机的振动,起到了隔振作用,若是隔振传递率n <1,必 须有—^ 2,这也就是隔振的主要依据。
悬置与发动机组成的质量一刚度振动系统的固 ① n有频率,通常属于低频振动范围,所以可将发动机视为刚体,其刚体模态(固有)频率应静态载荷下< 压缩变形<15% 剪切变形V25%动态载荷下<f 压缩变形<5% 、剪切变形<8%小于与汽车怠速相当的频率的'疽倍,如能小到1/3则更好。
1.2.1对悬置元件本身动特性的要求因为发动机的频率范围很宽,所以要求悬置元件应在宽频带(约为10~500Hz)上具有减振降噪的作用。
动力总成悬置的理想动特性是:悬置具有低频大阻尼、高刚度特性,以衰减汽车起动、制动、换挡以及急加速、减速等过程中,因发动机输出扭矩波动引起的大幅度振动;悬置应当在7~12Hz范围内有较大的阻尼,以迅速衰减因路面、轮胎激励引起的动力总成低频振动;悬置在25Hz附近应当具有较低的动刚度,以衰减怠速时的振动;悬置应具有高频小阻尼、低动刚度特性,以降低振动传递率,提高降噪效果。
总之,悬置理想的动特性为:悬置元件在低频大幅激励范围内能提供大的阻尼特性,在高频低幅范围内能提供低的动刚度特性,以衰减高频噪声。
因此,在设计悬置元件时,要从选择材料、金属骨架形状等方面来着手,但实际上橡胶材料的内部阻尼的潜力很有限,而如果纯粹靠选择大阻尼材料橡胶来实现隔振效果,往往会因为其在工作中有阻尼产生的热量使橡胶刚度降低,反而使隔振效果变坏。
1.2.2对悬置系统设计的要求悬置系统设计既要考虑隔振效果,又要考虑悬置元件的寿命,还要考虑悬置系统和整车各子系统之间的关系,包括各悬置点的布置形式和相对质心的位置坐标。
(一)动力总成悬置系统的扭转轴、撞击中心理论及主惯性矩的求法为了说明扭矩轴的定义,在动力总成上建立两个坐标系,如图所示,图1.1中,OXYZ为发动机曲轴坐标系,O为动力总成的质心,X轴平行与发动机曲轴方向指向发动机前端,z 轴垂直于曲轴向上,Y 轴按右手定则确定;0X 1Y 1Z 1,为惯性坐 标系,X 1、Y 1、Z 1为主惯性轴,且Y 1与Y 重合。
当一个扰动力(力矩)作用于动力总成 主惯性轴上时,则动力总成沿次主惯性轴平动(转动)。
通常情况下,作用于发动机上的外 力为绕曲轴的扭矩,而曲轴上和主惯性轴一般是不重合的。
因此,在此外力矩的作用下,动 力总成并不沿任何一根主惯性轴转动,而是绕着某一特殊轴转动,此轴即为扭矩轴,如图中OX 0,OX 0Y 0Z 0为扭矩轴坐标系,且Y 0与Y 1、Y重合。
由扭矩轴定义,可以推出它在 动力总成坐标系OXYZ 中的方向余弦为气、P .、七——第i 个主惯性轴在动力总成坐标系中的方向角。
动力总成在OXYZ 坐标系中的转动惯量I 、/、/和惯性积I 、/、/由试验得X Y Z y z xz xy到,按如下方法可以求出主惯性矩I .(i=1,2, 3)及主惯性矩在动力总成坐标系中的方向 余弦。
构造转动惯量I 、I 、I 和惯性积I 、/、/的二阶张量;X Y Z y z xz xy\ST]= f l y fTq T* h J并求解该张量的特征值及对应的特征向量,即为主惯性矩I .(i=1,2, 3)和对应的主 惯性轴的方向余弦。
美国很早就在设计发动机悬置是应用撞击中心理论,并取得了一定功效,原理是:在找 到动力总成扭矩轴后,应倾斜布置前后悬置元件使其前后弹性中心的连线尽量平行靠进扭矩 轴。
(二)悬置系统的解耦布置当弹性支承的刚体在一个自由度上自由振动独立于另一个自由度上自由振动时,我们称 这两个自由度的振动是解耦的。
通常动力总成悬置系统的六个自由度方向的振动是耦合式中:动力总成的主惯性矩; I . (i=1,2,3)的,这将导致动力总成的振幅增大,振动频率范围过宽。
要想实现理想的隔振效果,则需要使用更软的悬置软垫,这将导致动力总成与周围零部件之间有建大的相对位移,造成与周围零部件相碰撞发生干涉,破坏整车的平顺性,同时由于软垫的大位移,又使软垫内的应变增大而影响其使用寿命。
另外,由于各自由度振动如果互为耦合,则很难对产生共振的自由度上的频率进行个别改进而不影响其他自由度上的隔振性能。
所以,在设计悬置系统时,应尽量采用解耦布置。
下图所示的悬置是由橡胶制成的,它有三个正交的轴I、11、III。
如果作用力沿这些轴单独作用,则悬置所产生的位移与力的方向一致,并且不发生任何转动,这样的轴就是悬置系统的弹性主轴。
三轴线的交点就是悬置的弹性中心。
nr悬置的弹性主轴和弹性中心示意图作用于被支承物体上的一个任意方向的外力,如果通过弹性支撑系统的弹性中心,则被支撑体只会发生平动,而不会发生转动。
反之,被支承物体在产生平动时,还会产生转动,即两自由度上产生运动耦合。
如果一个外力矩绕弹性主轴作用于被支承物体上,则被支撑体只会发生转动,而不会发生平动。
反之被支承物体在产生转动时,还会产生平动,同样在两自由度上产生运动耦合。
如果力平行于弹性主轴并通过弹性中心,悬置只产生平移而不产生角位移。
弹性主刚度就是指在弹性主轴方向上的刚度值,通常用K- % K m表示。
形状简单的悬置很容易根据它们的对称性求得其弹性主轴和弹性中心,而对于复杂的就很难求得,甚至不一定存在,要具体情况具体分析。
由数个悬置组成的系统也存在弹性主轴和弹性中心。
从理论上讲,当前后悬置的弹性中心和动力总成质心完全重合时(图1.3),则可使悬置系统在六个方向的振动完全解耦,但是由于受到整车布置空间等各种条件的限制,完全解耦很难实现。
事实上,各自由度的解耦意义并非完全等同,例如来自发动机的激励力主要是垂直方向和绕曲轴旋转方向,所以只要在这两个方向上的振动解耦即可,如采用V型对称布置的支承形式。
图1.3六自由度解耦布置方案如果前后悬置的平面和扭转轴垂直,并且前后悬置的弹性中心均落在扭矩轴线上(图1.4),则可使动力总成在Y轴方向的横向振动、Z轴方向的垂直振动和绕X轴方向的扭转振动完全解耦。
此时,前后悬置的设计参数应满足下式:但=止&匹迦性式中:a,b——分别为前后悬置点至质心的z,y坐标;——悬置元件弹性主轴与z轴夹角;K p,K q——分别为悬置的Z轴、Y轴两个方向的主刚度。
图1.4悬置系统解耦布置方案如果前后悬置在垂直方向的刚度满足下式:二K R L则可使动力总成在Y轴方向的扭转振动、Z轴方向的垂直振动完全解耦。
上式中:K牛=2侬护近国+匕co矿凡);K ZR= 2(K,2 sin角 + K Q2 COS- %);L F、L R——分别为前、后悬置点至动力总成质心的x坐标。
在确定前后悬置的位置时,考虑到动力总成在高频下的弹性弯曲振动,为了减小悬置元件的变形,应使悬置点布置在动力总成弯曲振型的节点上(图1.5)。
当前悬置的位置L p确定后,可用撞击中心理论来确定后悬置的位置,即后悬置应尽可能布置在前悬置的共轭点上,这样可以使前后悬置的冲击不相互影响,从而达到良好的隔振效果。