最新发动机悬置设计介绍中文译文PPT课件

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1、发动机悬置设计介绍中文译发动机悬置设计介绍中文译文文悬置设计方法介绍悬置设计方法介绍1.1.发动机悬置开发流程发动机悬置开发流程2.2.汽车的防振技术汽车的防振技术3.3.设计阶段考虑的项目设计阶段考虑的项目3-1.3-1.形状、构造形状、构造3-2.3-2.支架设计要点支架设计要点3-3.3-3.支架材料支架材料3-4.3-4.液压悬置介绍液压悬置介绍4.4.悬置特性和悬置特性和NVHNVH计算实例计算实例动力总成载荷动力总成载荷200kg(200kg(支承载荷支承载荷100kg)100kg)发动机转速发动机转速700rpm(12Hz)700rpm(12Hz)固有频率固有频率(f)(f)根据

2、振动传递率根据振动传递率101015%15%的振动传递率曲线的振动传递率曲线 N/f=3 N/f=3f=N/3=700/3=233.3(rpm)=4Hzf=N/3=700/3=233.3(rpm)=4Hz动弹性模数动弹性模数()kd=(2f)kd=(2f)2 2x x/1000/1000=(2xx4)=(2xx4)2 2x100/1000 x100/1000=59.7=59.7(N/mm)(N/mm)静弹性模数静弹性模数()ks=kd/ks=kd/=1.4=1.4=42.6=42.6(N/mm)(N/mm)=1.4(NR=1.4(NR天然橡胶天然橡胶)、2.0(NBR2.0(NBR丙烯氰聚丁橡

3、胶丙烯氰聚丁橡胶)1.1.汽车的防振支承汽车的防振支承汽车轻量的车体内汽车轻量的车体内 装有沉重的发动机装有沉重的发动机 再坐上乘员、装上货物再坐上乘员、装上货物 行驶在道路上。行驶在道路上。防振比一般产业机械复杂。需要涉及多种防防振比一般产业机械复杂。需要涉及多种防振技术。振技术。汽车的振动状态汽车的振动状态l悬架以下振动悬架以下振动(10(1015Hz)15Hz)：悬架以下零件加振。：悬架以下零件加振。路面凸凹振动和悬架以下零件的共振路面凸凹振动和悬架以下零件的共振l车身晃动：在特定的车速范围，车身晃动：在特定的车速范围，10Hz10Hz前后的振动。前后的振动。车身的弹性振动和悬架以下振动

4、的共振车身的弹性振动和悬架以下振动的共振l发动机上下抖动：发动机上下固有振动发动机上下抖动：发动机上下固有振动(8(815Hz)15Hz)的共振。的共振。l怠速振動：怠速振動：4 4缸发动机时缸发动机时202030Hz30Hz。怠速振动和车身的弯曲共振怠速振动和车身的弯曲共振l加減速加減速ShockShock：过激的驱动力矩的作用。过激的驱动力矩的作用。摇动摇动(Sage)(Sage)(10Hz)10Hz)、上下颤动、上下颤动(30Hz)30Hz)l车内共鸣声车内共鸣声(60(6080Hz)80Hz)：动力总成的振动与车内共鸣。：动力总成的振动与车内共鸣。l加速噪声加速噪声(1000kHz)1

5、000kHz)：动力总成的振动向车身加振。动力总成的振动向车身加振。2.2.惯性主轴支持方式惯性主轴支持方式 车中的主流车中的主流以左右悬置（图中以左右悬置（图中A,B)A,B)为主悬置，为主悬置，配置在滚动惯性主轴附近。配置在滚动惯性主轴附近。前后配置为辅助悬置（图中前后配置为辅助悬置（图中 C,D C,D）。）。特征特征 发动机、变速器悬置主要支持上下方向，发动机、变速器悬置主要支持上下方向，前、后摇动悬置主要支持摇动方向。前、后摇动悬置主要支持摇动方向。上下和摇动各自独立，容易协调。上下和摇动各自独立，容易协调。设计时可以提高上下刚度、且降低摇动刚度，设计时可以提高上下刚度、且降低摇动刚

6、度，所以乘坐舒适性所以乘坐舒适性(ENG SHAKE)(ENG SHAKE)和和IDLINGIDLING振动两方面兼顾得很好。振动两方面兼顾得很好。动力总成动力总成刚体的惯性主轴刚体的惯性主轴 使刚体围绕通过刚体重心的任意方向的轴旋转，就会产使刚体围绕通过刚体重心的任意方向的轴旋转，就会产生改变旋转轴方向的力矩。例如，图中使圆柱围绕轴生改变旋转轴方向的力矩。例如，图中使圆柱围绕轴AAAA旋转，旋转，由于离心力的作用将产生箭头所示的力矩。可是，该圆柱围由于离心力的作用将产生箭头所示的力矩。可是，该圆柱围绕轴绕轴BBBB或者轴或者轴CCCC这样的圆柱图形的对称轴旋转时，将不产生这样的圆柱图形的对称

7、轴旋转时，将不产生绕绕AAAA轴旋转时改变旋转轴方向的力矩。轴旋转时改变旋转轴方向的力矩。这样，使刚体绕该轴这样，使刚体绕该轴旋转时，从和刚体一起旋转的坐标系看，不产生改变旋转轴旋转时，从和刚体一起旋转的坐标系看，不产生改变旋转轴方向的扭矩，称该轴为刚体的惯性主轴。方向的扭矩，称该轴为刚体的惯性主轴。3.3.设计阶段考虑的事项设计阶段考虑的事项 ()尽尽量量接接近近非非连连立立条条件件、各各自自由由度度的的振振动动分分离离独独立立化化的的同同时时，取取支支承承系系的的固固有有频频率率(ROLL(ROLL fn)fn)为为加加振振频频率率的的1/21/2以以下下，共振点远离实用频率领域，提高振动

8、绝缘的效果。共振点远离实用频率领域，提高振动绝缘的效果。（）使使支支承承系系的的弹弹性性主主轴轴和和动动力力总总成成的的扭扭矩矩转转动动轴轴重重合合，取取扭矩变动产生的旋转振动不诱发并进振动的位置。扭矩变动产生的旋转振动不诱发并进振动的位置。（）为为了了防防止止发发动动机机振振动动、提提高高乘乘坐坐舒舒适适性性，支支承承系系的的上上下下方向的固有频率方向的固有频率(BOUNCE fn)(BOUNCE fn)设定得比悬架下固有频率稍高。设定得比悬架下固有频率稍高。(1)(1)区区域域的的动动弹弹簧簧特特性性（d1d1）决决定定动动力力总总成成的的共共振振频频率率(fn)(fn)，支支配配怠怠速速

9、时时的的滚滚动动防防振振性性能能。设设动动力力总总成成的的转转动动惯惯性性矩矩为为I I，ROLL ROLL fnfn必须满足下式。必须满足下式。(2)(2)在能够支持在能够支持D,R RANGED,R RANGE的怠速扭矩的怠速扭矩(包括包括A/C onA/C on等高怠速等高怠速)的范围内，线形区域尽量的范围内，线形区域尽量狭窄。狭窄。(3)(3)加减速冲击与加减速冲击与 成正比，所以成正比，所以K2/K1K2/K1之目标值取之目标值取2 23 3以下，希望尽量小。以下，希望尽量小。(4)(4)为了确保发动机舱内的动间隙，在急起步为了确保发动机舱内的动间隙，在急起步等条件下也不得超过等条件

10、下也不得超过max(4max(4左右左右)。支承系的固有频率支承系的固有频率(ROLL fn)(ROLL fn)ROLLROLL角角TORQUETORQUE上下固有上下固有频率（）的决定频率（）的决定 缸发动机中，曲轴转一转加振缸发动机中，曲轴转一转加振2 2次，次，所以强制频率（）取为怠速转速的所以强制频率（）取为怠速转速的2 2倍。倍。选定固有频率（）。选定固有频率（）。（例）怠速转速（例）怠速转速 缸发动机的缸发动机的rpmrpm 选定选定 3-1.3-1.悬置的形状、构造悬置的形状、构造按照承受载荷方式分类，基本形状大致分为压缩型、剪切型以及中间倾斜按照承受载荷方式分类，基本形状大致分

11、为压缩型、剪切型以及中间倾斜（复合）型。（复合）型。压缩型：单位受压面积可以承受大载荷。压缩型：单位受压面积可以承受大载荷。剪切型：用于希望主方向的弹性模数特别低的场合。剪切型：用于希望主方向的弹性模数特别低的场合。倾斜型：设定上述弹性模数困难时使用。倾斜型：设定上述弹性模数困难时使用。为得到非线性弹簧特性的构造。为得到非线性弹簧特性的构造。通常，设有阻塞橡胶并且和悬置橡胶为一体，由此可以得到非线通常，设有阻塞橡胶并且和悬置橡胶为一体，由此可以得到非线性弹簧特性。性弹簧特性。（）（）想得到想得到2 2方向硬，另方向硬，另1 1方向软时：方向软时：如果采用筒型（右图的形状），如果采用筒型（右图的

12、形状），与轴向的弹性模数与轴向的弹性模数k k相比，相比，轴垂直方向的弹性模数轴垂直方向的弹性模数k k相当大，相当大，/可以取到可以取到1010左右。左右。（）（）（）（）想得到想得到想得到想得到1 1 1 1个方向硬，其它个方向硬，其它个方向硬，其它个方向硬，其它2 2 2 2个方向软时：个方向软时：个方向软时：个方向软时：加入中间连接板，可以增大弹性模量比。（左下図）加入中间连接板，可以增大弹性模量比。（左下図）加入中间连接板，可以增大弹性模量比。（左下図）加入中间连接板，可以增大弹性模量比。（左下図）（）想得到（）想得到（）想得到（）想得到3 3 3 3个方向的弹性模量相同时：个方向的

13、弹性模量相同时：个方向的弹性模量相同时：个方向的弹性模量相同时：倾斜配置防振橡胶，可以使倾斜配置防振橡胶，可以使倾斜配置防振橡胶，可以使倾斜配置防振橡胶，可以使2 2 2 2个方向的弹性模量相同。（右下図）个方向的弹性模量相同。（右下図）个方向的弹性模量相同。（右下図）个方向的弹性模量相同。（右下図）中间连接板中间连接板倾斜配置倾斜配置3-2.3-2.发动机悬置支架设计必要条件发动机悬置支架设计必要条件()振振动必要条件动必要条件目标：；目标：；通通常常因因发发动动机机振振动动产产生生噪噪声声的的频频率率为为，设设计计时时让让支支架架在在此此频频率率之之间间不不产产生共振。生共振。()強度必要

14、条件強度必要条件在坏路行驶时由路面输入的上下载荷；在坏路行驶时由路面输入的上下载荷；由起步、停止和加减速引起的驱动反力。由起步、停止和加减速引起的驱动反力。发动机和变速器悬置发动机和变速器悬置車車 上上:10G:10G，下，下:20G:20G前、后滚动阻尼器前、后滚动阻尼器加速加速0.6G 0.6G 减速减速0.3G0.3Gl怠速振怠速振动动车车身的越前端身的越前端对对上下的感度越高，所以通常前上下的感度越高，所以通常前悬悬置的置的刚刚度比后度比后悬悬置置低低时时，怠速振，怠速振动动好。好。l发动发动机上下机上下颤动颤动动动力力总总成成对对于不整路面引起的上下激振力的上下响于不整路面引起的上下

15、激振力的上下响应应，悬悬置完全非置完全非连连成成时时，上下共振被，上下共振被强强烈激起，舒适性烈激起，舒适性恶恶化。化。对对于上下激振力，如果于上下激振力，如果有些有些摆动摆动或者前后或者前后颠颠簸簸连连成，共振水平会降低。但是，成，共振水平会降低。但是，连连成度有最佳成度有最佳值值。l弹弹性性滚动轴滚动轴的的设设定范定范围围实际实际上，采用完全非上，采用完全非连连成成悬悬置很置很难满难满足上述怠速振足上述怠速振动动和和发动发动机上下机上下颤动颤动，多数是，多数是摆动摆动和上下稍稍和上下稍稍连连成成时为时为好。好。但是，但是，连连成度的最佳成度的最佳值值不不仅仅仅仅取决于取决于发动发动机机悬悬

16、置，必置，必须须考考虑车虑车身、身、悬悬架、架、发动发动机、机、变变速器等的特性，由速器等的特性，由试验试验决定。决定。3-3.3-3.橡胶的热害容许温度橡胶的热害容许温度（）一一般般的的加加硫硫橡橡胶胶NRNR（Natural Natural RubberRubber天天然然橡橡胶胶）SBR SBR(Styrene(Styrene Butadiene Butadiene RubberRubber苯苯丁丁橡橡胶胶)BR BR(Polybutadiene(Polybutadiene RubberRubber聚聚丁丁二二烯烯橡橡胶胶)IR(Isoprene RubberIR(Isoprene Ru

17、bber异戊二烯橡胶异戊二烯橡胶)（）特特别别要要求求耐耐油油性性加加硫硫橡橡胶胶NBR NBR(Acrylonitrile(Acrylonitrile Butadiene Butadiene RubberRubber丙丙烯烯氰氰聚丁橡胶聚丁橡胶)（）特特别别要要求求耐耐候候性性加加硫硫橡橡胶胶CR CR(Chloroprene(Chloroprene Rubber)Rubber)PDM PDM(Ethylene Propylene Rubber)(Ethylene Propylene Rubber)（）要求特大衰减力加硫橡胶（）要求特大衰减力加硫橡胶IIR(Isobutylene Isopr

18、ene Rubber)IIR(Isobutylene Isoprene Rubber)（）特别要求耐热性加硫橡胶（）特别要求耐热性加硫橡胶EPDMEPDM（Ethylene Propylene RubberEthylene Propylene Rubber）防振橡胶的材料防振橡胶的材料3-4.3-4.液压悬置介绍液压悬置介绍橡胶橡胶液室液室孔孔隔板隔板液室液室橡胶膜橡胶膜空气室空气室振动位移加在防振橡胶上时，被封入的液体通过液室和振动位移加在防振橡胶上时，被封入的液体通过液室和液室之间的孔往复进出，产生制振作用。液室之间的孔往复进出，产生制振作用。OrificeOrificeOrificeOr

19、ificeLossLossfactorfactor振幅振幅和损失因素的关系和损失因素的关系在在1010HzHz附近形成大的高峰附近形成大的高峰如果将此高峰和发动机摆动频率一致，如果将此高峰和发动机摆动频率一致，能够得到能够得到制振制振效果效果。动弹性模数升高动弹性模数升高。对发动机摆动频率有效果，但不利于对对发动机摆动频率有效果，但不利于对更高频率的更高频率的防振。防振。4.4.悬置特性和悬置特性和l怠速振动怠速振动l急加速急加速減速时的振动減速时的振动l发动机摆动发动机摆动l室内共鸣音室内共鸣音l发动机音发动机音振振动、噪声的问题动、噪声的问题发生机理发生机理振动模型振动模型频率、发动机悬置

20、的对策例介绍。频率、发动机悬置的对策例介绍。怠速振动怠速振动发动机摇摆振动发动机摇摆振动 (15 (1520Hz)20Hz)增加车身弯曲振动增加车身弯曲振动（弯曲共振点（弯曲共振点202023Hz23Hz）方向盘、地板的振动方向盘、地板的振动减小弹性模数减小弹性模数。加动力阻尼器加动力阻尼器。车身弯曲振动车身弯曲振动制振制振利用散热器做动力阻尼器利用散热器做动力阻尼器。发生机理发生机理发动机悬置的对策例发动机悬置的对策例急加速急加速减速时的振动减速时的振动（晃动振动）（晃动振动）急加速急加速減速減速发动机摇动发动机摇动车身振动车身振动（FFFF车车因因发发动动机机、变变速速器器、传传动动系为一

21、体，故晃动剧烈）系为一体，故晃动剧烈）加大弹性模量、衰减加大弹性模量、衰减。做成非线形弹性模量做成非线形弹性模量。发生机理发生机理发动机悬置的对策例发动机悬置的对策例发动发动机上下机上下颤动颤动坏路坏路上下上下颤动颤动粗糙路面粗糙路面弹弹簧下振簧下振动动良路良路上下上下颤动颤动轮轮胎不平衡胎不平衡弹弹簧下振簧下振动动发动发动机机悬悬置系共振置系共振车车身振身振动动加大弹性模量、衰减加大弹性模量、衰减。改变橡胶的倾斜改变橡胶的倾斜。发生机理发生机理发动机悬置的对策例发动机悬置的对策例室内共鸣音室内共鸣音发动机二阶惯性力发动机二阶惯性力发动机悬置发动机悬置车身音响特性车身音响特性 减小弹性模量减小

22、弹性模量。装动力阻尼器装动力阻尼器。发生机理发生机理发动机悬置的对策例发动机悬置的对策例发动机音发动机音发动机旋转振动发动机旋转振动 （15152020HzHz）增加车身弯曲振动增加车身弯曲振动（弯曲共振点（弯曲共振点20203030HzHz）STEERING FLOORSTEERING FLOOR的振动的振动减小弹性模量减小弹性模量。极极力力抑抑制制橡橡胶胶纵纵荡荡 支支架架类类发发生生共振。共振。装动力阻尼器装动力阻尼器。发生机理发生机理发动机悬置的对策例发动机悬置的对策例橡胶悬置橡胶悬置橡胶悬置橡胶悬置 橡胶橡胶橡胶橡胶A A A A（低衰减）（低衰减）（低衰减）（低衰减）橡胶橡胶橡胶橡胶B B B B（高衰减）（高衰减）（高衰减）（高衰减）液体封入式液体封入式液体封入式液体封入式