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1、功能性橡胶在汽车底盘上的功能性橡胶在汽车底盘上的应用应用7/31/2024 发动机点火激励引起的振动 发动机工作过程中其自身产生的往复不平衡惯性力 冷却系统、进排气系统等引起的振动 路面不平引起的振动 其他运动部件引起的振动整车振动来源整车振动来源整车振动来源整车振动来源7/31/20242底盘减振产品在整车上的分布底盘减振产品在整车上的分布底盘减振产品在整车上的分布底盘减振产品在整车上的分布7/31/20243排气系统吊耳排气系统吊耳排气系统吊耳排气系统吊耳 悬架系统悬架系统悬架系统悬架系统 动力吸振器动力吸振器动力吸振器动力吸振器 动力总成悬置系统动力总成悬置系统动力总成悬置系统动力总成悬
2、置系统主要内容主要内容7/31/20244排气系统吊耳排气系统吊耳排气系统吊耳排气系统吊耳将废气从发动机排出。空气的流动将激励整个动力排气系统，导致噪声;排气系统与作为振动源的发动机以及作为振动接受体的车身相连;排气系统须使从发动机传递到车身的振动最小化；排气系统吊耳用以减少传递到车身的振动；波纹管可以控制从发动机传递到排气系统的冷端的振动 支架车身发动机排气歧管热端波纹管冷端排气管吊耳7/31/20245连接支架限制位移连接支架刚性支架提高结构刚度橡胶主簧典型的吊耳结构典型的吊耳结构典型的吊耳结构典型的吊耳结构7/31/202467/31/20247典型的排气系统吊耳典型的排气系统吊耳典型的
3、排气系统吊耳典型的排气系统吊耳Arvinmeritor GermanyArvinmeritor NAArvinmeritor7/31/20247悬架系统悬架系统悬架系统悬架系统7/31/20248动力吸振器动力吸振器动力吸振器动力吸振器 Tuned Mass Damper Tuned Mass Damper 包含质量块和橡胶主簧； 固有频率与被吸振系统的固有频率相近； 橡胶主簧一般使用SBR或者EPDM，低价，对温度不敏感，耐热老化； 路面不平引起的振动 其他运动部件引起的振动7/31/20249典型的动力吸振器典型的动力吸振器典型的动力吸振器典型的动力吸振器 Tuned Mass Dampe
4、r Tuned Mass DamperExhaust DampersSteering Wheel DampersGear Rattle Damper7/31/202410动力总成悬置系统动力总成悬置系统动力总成悬置系统动力总成悬置系统 动力总成悬置系统设计目标 前驱横置动力总成悬置系统常见布局形式 悬置的结构特点、性能与发展 悬置系统设计过程7/31/202411 悬置功能悬置功能： 安装动力总成 降低动力总成振动向车身的传递 衰减由于路面激励引起的动力总成振动 控制发动机位移和转角 分配载荷动力总成悬置系统设计目标动力总成悬置系统设计目标动力总成悬置系统设计目标动力总成悬置系统设计目标7/3
5、1/202412 尽可能多的隔离振动 尽可能多的实现各自由度间的解耦 悬置系统在系统共振频带内应有较大的阻尼值 动力总成在特殊工况下位移值不能超过允许取值动力总成悬置系统设计目标动力总成悬置系统设计目标动力总成悬置系统设计目标动力总成悬置系统设计目标7/31/202413动力总成悬置系统设计目标动力总成悬置系统设计目标动力总成悬置系统设计目标动力总成悬置系统设计目标- - 隔振原理隔振原理隔振原理隔振原理 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0.707倍 在隔振区，阻尼越小，隔振效果越好 在共振区，阻尼越大，可以衰减振动 7/31/202414如不考虑阻尼在内，其传递
6、率的百分比可以表示为： e.g. 如果悬置位置和刚度确定并在9Hz时对俯仰运动进行解耦，怠速的干扰频率是20Hz，经计算仅有25.4%的激振力通过悬置系统进行传递。L4: V6: 二阶三阶动力总成悬置系统设计目标动力总成悬置系统设计目标动力总成悬置系统设计目标动力总成悬置系统设计目标- - 隔振原理隔振原理隔振原理隔振原理7/31/202415 尽可能多的实现各自由度间的解耦；动力总成悬置系统设计目标动力总成悬置系统设计目标动力总成悬置系统设计目标动力总成悬置系统设计目标7/31/202416 悬置系统在系统共振频带内应有较大的阻尼值； 动力总成悬置系统设计目标动力总成悬置系统设计目标动力总成
7、悬置系统设计目标动力总成悬置系统设计目标7/31/202417 动力总成在诸如汽车起步、制动、转向的特殊工况下位移值不能超过允许取值；动力总成悬置系统设计目标动力总成悬置系统设计目标动力总成悬置系统设计目标动力总成悬置系统设计目标7/31/202418 三点支承加扭转支撑杆 优点：悬置布置方便，便于安装优点：悬置布置方便，便于安装 缺点：跳动与发动机扭矩有关，纵摇与跳动相关，悬置载荷变缺点：跳动与发动机扭矩有关，纵摇与跳动相关，悬置载荷变 化较大，对副车架的共振和冲击振动敏感化较大，对副车架的共振和冲击振动敏感前驱横置动力总成悬置系统常见布局形式前驱横置动力总成悬置系统常见布局形式前驱横置动力
8、总成悬置系统常见布局形式前驱横置动力总成悬置系统常见布局形式7/31/202419 低扭矩轴系统 优点：悬置布置方便，便于安装，跳动与纵摇及扭矩分离良好优点：悬置布置方便，便于安装，跳动与纵摇及扭矩分离良好 缺点：纵摇模态和发动机转动较难平衡，对副车架共振和冲击缺点：纵摇模态和发动机转动较难平衡，对副车架共振和冲击 振动敏感振动敏感前驱横置动力总成悬置系统常见布局形式前驱横置动力总成悬置系统常见布局形式前驱横置动力总成悬置系统常见布局形式前驱横置动力总成悬置系统常见布局形式7/31/202420 平衡扭矩轴系统 优点：跳动和纵摇几扭矩解耦性良好优点：跳动和纵摇几扭矩解耦性良好 缺点：纵横模态和
9、发动机转动之间调整较难，悬置布置及连接较难缺点：纵横模态和发动机转动之间调整较难，悬置布置及连接较难 前驱横置动力总成悬置系统常见布局形式前驱横置动力总成悬置系统常见布局形式前驱横置动力总成悬置系统常见布局形式前驱横置动力总成悬置系统常见布局形式7/31/202421前驱横置动力总成悬置系统常见布局形式前驱横置动力总成悬置系统常见布局形式前驱横置动力总成悬置系统常见布局形式前驱横置动力总成悬置系统常见布局形式7/31/202422悬置的结构特点、性能与发展悬置的结构特点、性能与发展悬置的结构特点、性能与发展悬置的结构特点、性能与发展1.1.悬置元件的发展历史悬置元件的发展历史2.2.常规橡胶悬
10、置元件常规橡胶悬置元件3.3.液压橡胶悬置（液阻悬置）液压橡胶悬置（液阻悬置）4.4.半主动式悬置半主动式悬置5.5.主动式悬置主动式悬置7/31/20242320世纪初开始应用橡胶悬置思想源于二十世纪40年代。1962年，GM公司的Richard Rasmussen等人完善了这种思想，并试制了世界上第一个液阻悬置 1979年，AUDI公司率先在AUDI五缸Otto发动机上应用液阻悬置1984年，日本Mitsubishi公司率先在Galant轿车上应用了电控节流孔开度的液阻悬置，这是世界上第一批半主动液阻悬置1985年，GM公司规定在所有的A型和K型车上，无论四缸发动机还是六缸发动机，全部采用
11、液阻悬置，这标志着液阻悬置的应用在美国开始普及自1985年以来，发表了大量有关半主动式、主动式液阻悬置研究与应用方面的文献悬置的结构特点、性能与发展悬置的结构特点、性能与发展悬置的结构特点、性能与发展悬置的结构特点、性能与发展7/31/202424悬置的结构特点、性能与发展悬置的结构特点、性能与发展悬置的结构特点、性能与发展悬置的结构特点、性能与发展7/31/202425标准的橡胶隔振元件标准的橡胶隔振元件 楔形的悬置元件楔形的悬置元件a)橡胶同时承受压缩方向的载荷和剪切方向的载荷b)可以通过调整橡胶的尺寸和角度而使的悬置在三个垂直的方向具有不同的刚度c)中间的铁件起改变刚度的作用常规橡胶悬置
12、元件常规橡胶悬置元件常规橡胶悬置元件常规橡胶悬置元件7/31/202426常规橡胶悬置元件常规橡胶悬置元件常规橡胶悬置元件常规橡胶悬置元件7/31/202427常规橡胶悬置元件常规橡胶悬置元件常规橡胶悬置元件常规橡胶悬置元件动刚度随频率提高，线性升高动刚度与胶料特性有关7/31/202428常规橡胶悬置元件常规橡胶悬置元件常规橡胶悬置元件常规橡胶悬置元件振幅大，动刚度小预载大，动刚度大7/31/202429要求要求：怠速时具有较小的动刚度，以隔绝怠速时发动机的振动低频大振幅时，应具有大阻尼、大刚度，以衰减由于路面激励而引起的动力总成的振动;悬置系统在高频区（30HZ以上），应具有小阻尼、小动刚
13、度，以降低振动传递率和提高降噪效果;特点特点：利用橡胶元件的弹性和液体通过流道时产生的大阻尼和大刚度特性。刚度、阻尼随激振振幅和激振频率而变化。液阻悬置液阻悬置液阻悬置液阻悬置7/31/202430液阻悬置特性液阻悬置特性液阻悬置特性液阻悬置特性7/31/202431第一代液阻悬置惯性通道型液阻悬置液阻悬置惯性通道型液阻悬置液阻悬置惯性通道型液阻悬置液阻悬置惯性通道型液阻悬置7/31/202432惯性通道解耦盘型惯性通道解耦膜型第二代液阻悬置惯性通道解耦盘液阻悬置惯性通道解耦盘液阻悬置惯性通道解耦盘液阻悬置惯性通道解耦盘/ /解耦膜型液阻悬置解耦膜型液阻悬置解耦膜型液阻悬置解耦膜型液阻悬置7/
14、31/202433液阻悬置惯性通道解耦盘节流盘型液阻悬置液阻悬置惯性通道解耦盘节流盘型液阻悬置液阻悬置惯性通道解耦盘节流盘型液阻悬置液阻悬置惯性通道解耦盘节流盘型液阻悬置第三代7/31/202434液阻悬置低频特点液阻悬置低频特点液阻悬置低频特点液阻悬置低频特点p-pdisp2.01.00.50.1Target Lines7/31/202435液阻悬置衬套型液压悬置液阻悬置衬套型液压悬置液阻悬置衬套型液压悬置液阻悬置衬套型液压悬置 通常用于变速箱侧支承的液压衬套 结构特点：类似于惯性通道型的液阻悬置，下液室为工作室，上液室为液体的密封室。由于体积较小，在其中加入解耦膜/板结构比较困难。7/31
15、/202436液阻悬置液压衬套液阻悬置液压衬套液阻悬置液压衬套液阻悬置液压衬套 防扭液压衬套 结构特点：类似于用于悬架的液压衬套7/31/202437半主动式悬置半主动式悬置半主动式悬置半主动式悬置- -改变液体流动方向改变液体流动方向改变液体流动方向改变液体流动方向被动模式主动模式7/31/202438半主动式悬置半主动式悬置半主动式悬置半主动式悬置- -改变液体流动方向改变液体流动方向改变液体流动方向改变液体流动方向7/31/202439半主动式悬置半主动式悬置半主动式悬置半主动式悬置- -单双流道开关机理单双流道开关机理单双流道开关机理单双流道开关机理惯性通道对液阻悬置性能影响的研究7/
16、31/202440半主动式悬置半主动式悬置半主动式悬置半主动式悬置- -单双流道开关机理单双流道开关机理单双流道开关机理单双流道开关机理 惯性通道数目的改变，可以改变滞后角出现峰值时的频率，对其尺寸的改变，还可以达到改变动刚度和阻尼大小的目的。7/31/202441半主动式悬置半主动式悬置半主动式悬置半主动式悬置- -空气弹簧原理空气弹簧原理空气弹簧原理空气弹簧原理 在怠速工况，螺线圈开，空气允许通大气，振动膜变软，刚度减小；在行驶工况，螺线圈关，在振动膜下面形成空气弹簧，振动膜变硬，阻尼加大。7/31/202442半主动式悬置半主动式悬置半主动式悬置半主动式悬置- -空气弹簧原理空气弹簧原理空气弹簧原理空气弹簧原理7/31/202443主动式悬置主动式悬置主动式悬置主动式悬置橡胶悬置型主动悬置的动刚度 液阻悬置型主动悬置的动刚度 主动悬置主要用于抑止发动机的高频激励向车身或副车架传递，它由被动悬置（橡胶悬置或液阻悬置）、振动传感器（力传感器或加速度传感器）、控制器和做动器组成。 7/31/202444悬置的结构特点、性能与发展悬置的结构特点、性能与发展悬置的结构特点、性能与发展悬置的结构特点、性能与发展7/31/202445悬置系统设计过程悬置系统设计过程悬置系统设计过程悬置系统设计过程7/31/202446Question & Answer7/31/202447
