功能性橡膠在汽車底盤上的應(yīng)用

功能性橡膠在汽車底盤上的應(yīng)用底盤及動力總成集成部-PreparedbyYuBin5/25/2023發(fā)動機點火激勵引起的振動發(fā)動機工作過程中其自身產(chǎn)生的往復(fù)不平衡慣性力冷卻系統(tǒng)、進排氣系統(tǒng)等引起的振動路面不平引起的振動其他運動部件引起的振動整車振動來源5/25/20232底盤減振產(chǎn)品在整車上的分布5/25/20233排氣系統(tǒng)吊耳

懸架系統(tǒng)

動力吸振器

動力總成懸置系統(tǒng)

主要內(nèi)容5/25/20234排氣系統(tǒng)吊耳將廢氣從發(fā)動機排出?？諝獾牧鲃訉⒓钫麄€動力排氣系統(tǒng)，導(dǎo)致噪聲;排氣系統(tǒng)與作為振動源的發(fā)動機以及作為振動接受體的車身相連;排氣系統(tǒng)須使從發(fā)動機傳遞到車身的振動最小化；排氣系統(tǒng)吊耳用以減少傳遞到車身的振動；波紋管可以控制從發(fā)動機傳遞到排氣系統(tǒng)的冷端的振動

支架車身發(fā)動機排氣歧管熱端波紋管冷端排氣管吊耳5/25/20235連接支架限制位移連接支架剛性支架提高結(jié)構(gòu)剛度橡膠主簧典型的吊耳結(jié)構(gòu)5/25/202365/25/20237典型的排氣系統(tǒng)吊耳ArvinmeritorGermanyArvinmeritorNAArvinmeritor5/25/20237懸架系統(tǒng)5/25/20238動力吸振器TunedMassDamper包含質(zhì)量塊和橡膠主簧；固有頻率與被吸振系統(tǒng)的固有頻率相近；橡膠主簧一般使用SBR或者EPDM，低價，對溫度不敏感，耐熱老化；路面不平引起的振動其他運動部件引起的振動5/25/20239典型的動力吸振器TunedMassDamperExhaustDampersSteeringWheelDampersGearRattleDamper5/25/202310動力總成懸置系統(tǒng)

動力總成懸置系統(tǒng)設(shè)計目標(biāo)前驅(qū)橫置動力總成懸置系統(tǒng)常見布局形式懸置的結(jié)構(gòu)特點、性能與發(fā)展懸置系統(tǒng)設(shè)計過程5/25/202311

懸置功能：

安裝動力總成

降低動力總成振動向車身的傳遞衰減由于路面激勵引起的動力總成振動控制發(fā)動機位移和轉(zhuǎn)角分配載荷動力總成懸置系統(tǒng)設(shè)計目標(biāo)5/25/202312盡可能多的隔離振動

盡可能多的實現(xiàn)各自由度間的解耦懸置系統(tǒng)在系統(tǒng)共振頻帶內(nèi)應(yīng)有較大的阻尼值動力總成在特殊工況下位移值不能超過允許取值動力總成懸置系統(tǒng)設(shè)計目標(biāo)5/25/202313動力總成懸置系統(tǒng)設(shè)計目標(biāo)-隔振原理

懸置系統(tǒng)的最高階固有振動頻率應(yīng)小于發(fā)動機工作中的最小激振頻率的0.707倍在隔振區(qū)，阻尼越小，隔振效果越好在共振區(qū)，阻尼越大，可以衰減振動

5/25/202314如不考慮阻尼在內(nèi)，其傳遞率的百分比可以表示為：e.g.如果懸置位置和剛度確定并在9Hz時對俯仰運動進行解耦，怠速的干擾頻率是20Hz，經(jīng)計算僅有25.4%的激振力通過懸置系統(tǒng)進行傳遞。L4:V6:二階三階動力總成懸置系統(tǒng)設(shè)計目標(biāo)-隔振原理5/25/202315盡可能多的實現(xiàn)各自由度間的解耦；動力總成懸置系統(tǒng)設(shè)計目標(biāo)5/25/202316

懸置系統(tǒng)在系統(tǒng)共振頻帶內(nèi)應(yīng)有較大的阻尼值；動力總成懸置系統(tǒng)設(shè)計目標(biāo)5/25/202317動力總成在諸如汽車起步、制動、轉(zhuǎn)向的特殊工況下位移值不能超過允許取值；動力總成懸置系統(tǒng)設(shè)計目標(biāo)5/25/202318三點支承加扭轉(zhuǎn)支撐桿>>優(yōu)點：懸置布置方便，便于安裝>>缺點：跳動與發(fā)動機扭矩有關(guān)，縱搖與跳動相關(guān)，懸置載荷變化較大，對副車架的共振和沖擊振動敏感前驅(qū)橫置動力總成懸置系統(tǒng)常見布局形式5/25/202319低扭矩軸系統(tǒng)>>優(yōu)點：懸置布置方便，便于安裝，跳動與縱搖及扭矩分離良好>>

缺點：縱搖模態(tài)和發(fā)動機轉(zhuǎn)動較難平衡，對副車架共振和沖擊

振動敏感前驅(qū)橫置動力總成懸置系統(tǒng)常見布局形式5/25/202320平衡扭矩軸系統(tǒng)>>優(yōu)點：跳動和縱搖幾扭矩解耦性良好>>缺點：縱橫模態(tài)和發(fā)動機轉(zhuǎn)動之間調(diào)整較難，懸置布置及連接較難前驅(qū)橫置動力總成懸置系統(tǒng)常見布局形式5/25/202321前驅(qū)橫置動力總成懸置系統(tǒng)常見布局形式5/25/202322懸置的結(jié)構(gòu)特點、性能與發(fā)展懸置元件的發(fā)展歷史常規(guī)橡膠懸置元件液壓－橡膠懸置（液阻懸置）半主動式懸置主動式懸置5/25/20232320世紀初開始應(yīng)用橡膠懸置思想源于二十世紀40年代。1962年，GM公司的RichardRasmussen等人完善了這種思想，并試制了世界上第一個液阻懸置1979年，AUDI公司率先在AUDI五缸Otto發(fā)動機上應(yīng)用液阻懸置1984年，日本Mitsubishi公司率先在Galant轎車上應(yīng)用了電控節(jié)流孔開度的液阻懸置，這是世界上第一批半主動液阻懸置1985年，GM公司規(guī)定在所有的A型和K型車上，無論四缸發(fā)動機還是六缸發(fā)動機，全部采用液阻懸置，這標(biāo)志著液阻懸置的應(yīng)用在美國開始普及自1985年以來，發(fā)表了大量有關(guān)半主動式、主動式液阻懸置研究與應(yīng)用方面的文獻懸置的結(jié)構(gòu)特點、性能與發(fā)展5/25/202324懸置的結(jié)構(gòu)特點、性能與發(fā)展5/25/202325標(biāo)準(zhǔn)的橡膠隔振元件楔形的懸置元件橡膠同時承受壓縮方向的載荷和剪切方向的載荷可以通過調(diào)整橡膠的尺寸和角度而使的懸置在三個垂直的方向具有不同的剛度中間的鐵件起改變剛度的作用常規(guī)橡膠懸置元件5/25/202326常規(guī)橡膠懸置元件5/25/202327常規(guī)橡膠懸置元件動剛度隨頻率提高，線性升高動剛度與膠料特性有關(guān)5/25/202328常規(guī)橡膠懸置元件振幅大，動剛度小預(yù)載大，動剛度大5/25/202329要求：怠速時具有較小的動剛度，以隔絕怠速時發(fā)動機的振動低頻大振幅時，應(yīng)具有大阻尼、大剛度，以衰減由于路面激勵而引起的動力總成的振動;懸置系統(tǒng)在高頻區(qū)（30HZ以上），應(yīng)具有小阻尼、小動剛度，以降低振動傳遞率和提高降噪效果;特點：利用橡膠元件的彈性和液體通過流道時產(chǎn)生的大阻尼和大剛度特性。剛度、阻尼隨激振振幅和激振頻率而變化。液阻懸置5/25/202330液阻懸置特性5/25/202331第一代液阻懸置－－慣性通道型液阻懸置5/25/202332慣性通道－解耦盤型慣性通道－解耦膜型第二代液阻懸置－慣性通道－解耦盤/解耦膜型液阻懸置5/25/202333液阻懸置－慣性通道－解耦盤－節(jié)流盤型液阻懸置第三代5/25/202334液阻懸置低頻特點p-pdisp2.01.00.50.1TargetLines5/25/202335液阻懸置－襯套型液壓懸置通常用于變速箱側(cè)支承的液壓襯套結(jié)構(gòu)特點：類似于慣性通道型的液阻懸置，下液室為工作室，上液室為液體的密封室。由于體積較小，在其中加入解耦膜/板結(jié)構(gòu)比較困難。5/25/202336液阻懸置－液壓襯套防扭液壓襯套

結(jié)構(gòu)特點：類似于用于懸架的液壓襯套5/25/202337半主動式懸置-改變液體流動方向被動模式主動模式5/25/202338半主動式懸置-改變液體流動方向5/25/202339半主動式懸置-單雙流道開關(guān)機理慣性通道對液阻懸置性能影響的研究5/25/202340半主動式懸置-單雙流道開關(guān)機理慣性通道數(shù)目的改變，可以改變滯后角出現(xiàn)峰值時的頻率，對其尺寸的改變，還可以達到改變動剛度和阻尼大小的目的。5/25/202341半主動式懸置-空氣彈簧原理在怠速工況，螺線圈開，空氣允許通大氣，振動膜變軟，剛度減??；在行駛工況，螺線圈關(guān)，在振動膜下面形成空氣彈簧，振動膜變硬，阻尼加大。5/25/202342半主動式懸置-空氣彈簧原理5/25/202343主動式懸置橡膠懸置型主動懸置的動剛度

液阻懸置型主