悬置设计指南

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汽车悬置系统设计指南(二)2024

汽车悬置系统设计指南(二)2024

汽车悬置系统设计指南(二)引言概述:汽车悬置系统设计是汽车工程领域中非常重要的一个方面。

本文旨在为汽车设计师提供关于汽车悬置系统设计的指南,以帮助他们在设计过程中考虑到各种因素,以确保悬置系统的有效性和可靠性。

正文:一、悬置系统的类型和原理1.1 独立悬置系统的优势1.2 铰接式悬置系统的设计考虑1.3 多连杆悬置系统的运动特点1.4 气垫悬置系统的工作原理1.5 承载悬置系统的功能要求二、悬置系统的减震调节2.1 减震器的类型和工作原理2.2 减震调节器的功能和调节方法2.3 减震器的选型和安装位置2.4 减震调节器的维护和保养2.5 减震系统的调试和优化三、悬置系统的悬架调节3.1 弹簧的选择和设计要点3.2 悬挂点的位置和几何参数的优化3.3 悬架系统的调节方法3.4 悬挂弹簧的安装和维护3.5 悬架系统的整体调试和优化四、悬置系统的动力学特性4.1 悬架系统的悬挂刚度和阻尼常数4.2 车辆的悬架减震参数的测量和计算4.3 车辆行驶时的悬架系统动力学分析4.4 加速度和姿态控制对悬架系统的影响4.5 悬架系统的动力学性能评估和改进五、悬置系统的材料和制造工艺5.1 悬置系统材料的选择和性能要求5.2 悬置系统零部件的制造工艺5.3 悬置系统的装配和调试要点5.4 悬置系统的质量控制和检测方法5.5 悬置系统的寿命评估和更新策略总结:本文系统地介绍了汽车悬置系统的设计指南,包括悬置系统类型和原理、减震调节、悬架调节、动力学特性以及材料和制造工艺。

通过对这些方面的详细讨论,汽车设计师将能够更好地理解和应用汽车悬置系统的设计原则,以提高汽车的悬挂性能、安全性和驾驶舒适度。

汽车悬置系统设计指南(一)2024

汽车悬置系统设计指南(一)2024

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。

动力总成悬置系统优化设计与匹配---基本理论

动力总成悬置系统优化设计与匹配---基本理论
动力总成悬置系统优化设计与匹配 ——基本理论
目录
一、悬置系统的典型结构及基本理论 二、悬置系统的主要布置方式 三、悬置系统的设计原则 四、悬置系统对汽车N&V特性的影响 五、悬置系统的设计流程和计算方法 六、悬置系统的匹配样车要求及N&V匹配方法
一、悬置系统的基本理论及典型结构
1、悬置的定义:装配在动力总成与车身(架)之间起支撑连接作用并使二者间 的力的传递产生衰减的弹性减振元件。
动力总成的完全解耦布置
动力总成的部分解耦布置
四、悬置系统的设计原则
撞击中心理论:
撞击中心理论主要用于选择前后悬置的位置。当动力总成视为 刚体,前后悬置如果处于互为撞击中心的位置上时,当一个悬置受 到干扰时或冲击时,另一个悬置上的响应为零。
扭轴理论:
当发动机的主惯性轴偏离曲轴轴线 一定角度, 在发动机激振力矩作用下, 发动机体将绕某一固定的“扭轴”作 白由振动。这时悬置布置应围绕“扭 轴”布置更为合理。
2、悬置系统(悬置+发动机+变矩器+变速箱)典型结构
3、各种类型悬置结构
一、悬置系统的基本理论及典型结构
悬置的结构型式日趋复杂。主要分为:橡胶悬置、液压悬置、 半主动/主动悬置。
橡胶悬置:结构简单,成型容易、成本低廉,被大量的使用在各型 车辆。缺点:存在高频硬化现象。下面为橡胶悬置常见结构:
压缩式
一、悬置系统的基本理论及典型结构
悬置系统六自由度力学方程的建立(势能)
一、悬置系统的基本理论及典型结构
悬置系统六自由度力学方程的建立(势能)
一、悬置系统的基本理论及典型结构
悬置系统六自由度力学方程的建立(耗散能)
一、悬置系统的基本理论及典型结构

汽车发动机悬置系统的设计指南

汽车发动机悬置系统的设计指南

1 发动机悬置系统的设计指南1.1 悬置系统的设计意义及目标简介现代汽车发动机无一不是采用弹性支承安装的,这在汽车行业称之为“悬置”,在力学及振动工程中则是个隔振问题。

如果不用中间弹性元件而直接将发动机刚性地固紧在汽车车架(底盘)上,则当汽车在不平坦的路面上行驶时将导致机身由于车架的变形、冲击而损坏;而当汽车在平坦光滑的路面上行使时来自发动机的振动将导致车架、车身产生令人厌恶的结构噪声。

此外弹性悬置还能补偿在发动机安装及运动过程中由车架变形导致的相对位置的不精确。

由此可知,悬置系统的设计目标值:1) 能在所有工况下承受动、静载荷,并使发动机总成在所有方向上的位移处于可接受的范围内,不与底盘上的其它零部件发生干涉;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) 能充分地隔离由于地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弯矩不超过发动机厂家的允许值。

1.2 悬置系统的布置方式选择每个隔振器(悬置系统)不论其结构形状如何都可以看作由三个相互垂直的弹簧组成,按照这三个弹簧的刚度轴线和参考坐标轴线间的相对位置关系,悬置系统弹性支承的布置可以有常见的三种不同方式:1) 平置式。

这是常用的、传统的布置方式,其特征是布局简单、安装容易。

在这种布置方式中,每个弹性支承的三个相互垂直的刚度轴各自对应地平行于所选取的参考坐标轴。

2) 斜置式。

这是一种目前汽车发动机中用得最多的布置方式。

在这种布置方式中,每个弹性支承的三个相互垂直的刚度轴相对于参考坐标轴的布置是:除一个轴平行于参考坐标外,其他两个轴分别与参考坐标轴有一夹角。

一般斜置式的弹性支承都是成对地对称布置于垂向纵剖面的两侧,但每对之间的夹角可以不同,坐标位置也可任意。

这种布置方式的最大优点是:它既有较强的横向刚度,又有足够的横摇柔度,因此特别适用于象汽车发动机这样既要求有较大的横向稳定性,又要求有较低的横摇固有频率以隔离由不均匀扭矩引起的横摇振动。

商用车悬置系统设计基础培训资料

商用车悬置系统设计基础培训资料

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。

汽车悬置系统设计指南

汽车悬置系统设计指南

悬置系统设计指南编制:审核:批准:发动机工程研究二院动力总成开发部主题与适用范围1、主题本指南介绍了动力总成悬置系统开发的基本知识和基本过程,以及所涉及到的基本流程文件核技术文件。

2、适用范围本指南适用于奇瑞所有装汽油或柴油发动机的M1类车动力总成悬置系统的设计。

目录一、悬置系统中的基本概念 (4)1.1 悬置系统设计时的基本概念 (4)1.2 动力总成振动激励简介 (6)二、悬置系统的作用 (8)2.1 悬置系统的设计意义及目标简介 (8)22动力总成悬置系统对整车NVH性能的影响 (8)三、悬置系统的概念设计 (10)3.1 悬置系统的布置方式选择 (10)3.2 悬置点的数目及其位置选择 (11)3.3 悬置系统设计的频率参数 (13)四、悬置系统相关设计参数 (14)4.1 动力总成参数 (14)4.2 制约条件 (15)五、悬置系统设计过程中的相关技术文件 (16)5.1 悬置系统VTS (16)5.2 悬置系统DFMEA (17)5.3 悬置系统DVP&R (17)5.4 其它技术及流程文件 (17)、悬置系统中的基本概念1.1悬置系统设计时的基本概念1:整车坐标系:原点在车身前方,正X 方向从前到后,正 Y 方向指向右侧(从驾驶员到副驾驶)正Z 方向朝上如图(1-1 )。

2 :发动机坐标系:原点在曲轴中心线与发动机和变速箱结合面的交点处;正发动机,沿着曲轴中心线,正丫方向指向右侧如果沿着正 X 方向看,正Z 方向朝下如图(1-2 )。

Upright view:(图1-2 )发动机坐标系3 :主惯性矩坐标系:原点在动力总成的质心位置,正X 方向从变速箱到发动机,沿着最小主惯 性矩轴线,正 Y 方向通常沿着最大主惯性矩轴线,正Z 方向朝下并且沿着中等主惯性矩轴线如图(1-3 )。

X 方向从变速箱到Top view:(图1-1)整车坐标系Minimum principal MOI(图1-3 )主惯性坐标系4:扭矩旋转轴坐标系:原点在动力总成的质心位置,正X方向从变速箱到发动机,沿着TRA方向,Y方向和Z方向可任意选择只要符合右手法则。

发动机悬置的结构、作用、设计要求

发动机悬置的结构、作用、设计要求

目录发动机悬置的结构、作用、设计要求 (2)1.1 悬置的作用 (2)1.2 悬置的设计要求 (2)1.3 悬置的设计结构 (2)1.4 悬置的布置 (5)1.5 悬置系统设计程序 (9)1.1 悬置系统安装要求 (10)发动机悬置的结构、作用、设计要求1.1 悬置的作用悬置元件既是弹性元件又是减振装置,其特性直接关系到发动机振动向车体的传递,并影响整车的振动与噪声。

1.2 悬置的设计要求1.2.1 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。

1.2.2 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。

1.2.3 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。

1.2.4 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。

1.3 悬置的设计结构1.3.1 发动机悬置软垫的设计-金属板件和橡胶组成1.3.1.1 悬置软垫的负荷通常前悬置位于发功饥机体前端或机体前部两侧,与后悬置相比、远离动力总成的质心,因此动力总成的垂直静负荷主要由后悬置承担,而前悬置主要承受扭转负荷。

对后悬置来说.距离动力总成的主惯性轴较近,承受较小的扭转负荷及振幅。

同时,由于它处于发动机动力输出端,受传动系不平衡力的严重干扰和外部轴向推力的冲击,当发动机输出最大转矩时.支承点出现的最大反作用力也应由后悬挂来承担。

所以后悬置的垂直刚度较大,也起着限制动力总成前后位移的作用。

悬置系统同样还承受了汽车行驶在平平道路上的颠簸、冲击、汽车制动及转向时所产生的动负荷。

1.3.1.2 悬置软垫的机构形式在设计发动机悬置时。

必须充分的考虑悬置的使用日的,例如支承的质量和限制的位移等,选择合理的形状。

悬置的基本形式有三中,即压缩式、剪切式和倾斜式。

给出了这二种悬置的基本特性及用途。

通常采用倾斜式的悬置结构,利用这种悬置的弹性特性,支点设定可以获得较大的自由度。

汽车发动机悬置系统的设计指南

汽车发动机悬置系统的设计指南

1 发动机悬置系统的设计指南1.1 悬置系统的设计意义及目标简介现代汽车发动机无一不是采用弹性支承安装的,这在汽车行业称之为“悬置”,在力学及振动工程中则是个隔振问题。

如果不用中间弹性元件而直接将发动机刚性地固紧在汽车车架(底盘)上,则当汽车在不平坦的路面上行驶时将导致机身由于车架的变形、冲击而损坏;而当汽车在平坦光滑的路面上行使时来自发动机的振动将导致车架、车身产生令人厌恶的结构噪声。

此外弹性悬置还能补偿在发动机安装及运动过程中由车架变形导致的相对位置的不精确。

由此可知,悬置系统的设计目标值:1) 能在所有工况下承受动、静载荷,并使发动机总成在所有方向上的位移处于可接受的范围内,不与底盘上的其它零部件发生干涉;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) 能充分地隔离由于地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弯矩不超过发动机厂家的允许值。

1.2 悬置系统的布置方式选择每个隔振器(悬置系统)不论其结构形状如何都可以看作由三个相互垂直的弹簧组成,按照这三个弹簧的刚度轴线和参考坐标轴线间的相对位置关系,悬置系统弹性支承的布置可以有常见的三种不同方式:1) 平置式。

这是常用的、传统的布置方式,其特征是布局简单、安装容易。

在这种布置方式中,每个弹性支承的三个相互垂直的刚度轴各自对应地平行于所选取的参考坐标轴。

2) 斜置式。

这是一种目前汽车发动机中用得最多的布置方式。

在这种布置方式中,每个弹性支承的三个相互垂直的刚度轴相对于参考坐标轴的布置是:除一个轴平行于参考坐标外,其他两个轴分别与参考坐标轴有一夹角。

一般斜置式的弹性支承都是成对地对称布置于垂向纵剖面的两侧,但每对之间的夹角可以不同,坐标位置也可任意。

这种布置方式的最大优点是:它既有较强的横向刚度,又有足够的横摇柔度,因此特别适用于象汽车发动机这样既要求有较大的横向稳定性,又要求有较低的横摇固有频率以隔离由不均匀扭矩引起的横摇振动。

汽车悬置系统布置指南

汽车悬置系统布置指南

整车技术部设计指南73第 5 章悬置系统布置5.1 概述汽车的乘坐舒适性——NVH(Noise-噪声、Vibration-振动和 Harshness-声振舒适性)越来越受到人们的重视和关注,因为噪声、振动和舒适性,是衡量汽车制造质量的一个综合问题,它给汽车用户的感觉是最直接和最表面的。

作为汽车动力源的发动机是汽车主要的振动激励源之一,其气缸燃气压力、转速及输出转矩的周期性波动及不平衡惯性力(矩)既激起发动机动力总成本身的刚体振动和弹性振动,又激起汽车动力传动的扭转振动和弯曲振动等,从而导致十分严重的振动、噪声及结构问题,最终传递给车身,引起整车振动与噪声。

汽车动力总成悬置系统是指动力总成(包括发动机、离合器及变速箱等)与车架或车身之间通过弹性悬置元件连接而成的系统,发动机动力总成的振动与路面激励力是通过弹性悬置元件传给车身,该项系统性能设计的好坏直接关系到发动机振动向车体的传递,影响整车的 NVH 特性。

因此,最大限度的减小发动机动力总成所产生的振动及噪声向车身传递,是汽车减振和降噪的主要研究内容之一。

5.2、悬置系统功能介绍5.2.1 悬置总成的功用a)悬置系统的首要作用即最基本的作用是支承动力总成的动、静载荷,并使发动机动力总成在所有方向上的位移处于可接受的范围内,不与前舱内其它零部件发生干涉;b)隔离发动机动力总成的振动,最大限度地降低从发动机动力总成传递到车身/车架上的振动,能有效的降低振动及噪音;c)在汽车做紧急制动、加速或受其它外界负荷的作用下时,发动机不应有过大的位移;d)隔离由于轮胎及车身的抖动而产生的振动和噪音通过悬置系统而传向发动机动力总成,降低振动及噪音;e)悬置系统元件需有足够的使用寿命。

5.3 动力总成悬置系统设计方法5.3.1 设计需解决的问题a)主要起支撑减振的作用,因而,悬置必须要能够支撑起动力总成,并且保证其三整车技术部设计指南74个方向的位移和绕三个轴的转角在一定的限度内;b)发动机自身振动的隔离,即不让发动机不平衡力所造成的振动过分地传向车向车f i f IDLE / 2身,这就要求各悬置的固有频率与各激励源的频率必须满足的条件,其中,f i为各悬置的固有频率,f IDLE为怠速时各激励源的频率。

动力总成悬置系统匹配设计规范

动力总成悬置系统匹配设计规范

动力总成悬置系统匹配设计规范一、悬置系统主要作用 (1)二、元件的主要种类 (1)三、悬置系统的设计指标 (2)四、悬置系统设计参数的输入 (3)1、动力总成的惯性参数 (3)2、动力总成悬置系统的位置数据 (4)3、动力总成悬置系统的刚度数据 (4)4、变速器的各挡速比和主减速比 (5)5、发动机的其他参数 (5)6、动力总成悬置系统及周边的相关数模 (5)五、总成悬置系统的解耦设计及固有频率的合理配置 (5)1、解耦设计的原因 (5)2、固有频率的合理配置 (6)3、悬置系统解耦特性和固有频率的计算方法 (6)4、解耦和固有频率的合理配置的评价方法 (9)5、悬置系统解耦计算和固有频率配置的目的 (9)六、悬置系统的工况计算 (10)七、悬置支架设计 (12)八、置系统设计时应遵循的主要规范 (12)九、结语 (16)一、悬置系统主要作用发动机悬置是指专门设计制造的可以作为一个独立系统进行装备使用的安装在发动机与汽车底盘之间,以隔离(减少)发动机振动能量向周围环境的传播和影响为目的的隔振系统。

合理设计和使用发动机悬置,可以明显降低动力总成及车体的振动水平,减少系统传递给车体的激振力,以及由此激发的车身钣合金和底盘相关零件的振动和噪声,从而明显提高车辆的耐久性和乘坐舒适性。

悬置系统的主要作用如下:1、固定并支承汽车动力总成;悬置首先是一个支撑元件、它必须能支承发动机总成的重量,使其不至于产生过大的静态位移而影响正常工作。

从支承的角度考虑,要求悬置刚度越高越好;从隔振的角度考虑,要求悬置的刚度越低越好。

因此悬置要有合适的刚度。

2、限位作用发动机在受到各种干扰力(如制动、加速或其他动载荷)作用的情况下,悬置能有效的限制其最大位移,以避免发生与相邻件的碰撞与干涉,确保发动机能正常工作。

衰减作用于动力总成上的一切动态力和对车身造成的冲击。

3、隔振降噪作用承受和衰减动力总成内部因发动机不平衡旋转和平移质量产生的往复惯性力、力矩和不平衡扭矩;隔离发动机激励而引起的车架或车身的振动。

动力总成悬置系统设计案例

动力总成悬置系统设计案例
2. 悬置系统在某一频率点附近(一般对应动力总成在垂直方向 和绕曲轴扭转方向的振动频率)应具有大阻尼,以衰减由于 路面的激励或输出扭矩的波动而引起的动力总成的振动。
3. 在发动机高频、小振幅激励下,悬置应具有小刚度,以隔离
发动机的激励向车身或副车架传递,减少车内噪声。
2、动力总成参数
3、确定性优化模型
悬置优化后,发动机悬置Z向隔振量增大且稳定。
(5)悬置性能优化前后系统隔振性能对比
升降速工况悬置隔振量(优化前)
升降速工况悬置隔振量(优化后)
悬置优化后,发动机悬置Z向隔振量增大且稳定。
(5)悬置性能优化前后系统隔振性能对比
升降速工况悬置隔振量(优化前)
升降速工况悬置隔振量(优化后)
悬置优化后,变速箱悬置Z向隔振量增大且稳定。
优化效果验证
左悬 置
后悬置
总结:
案例四、动力总成悬置系统稳健优化
1、动力总成悬置系统模型
汽车动力总成悬置系统
六自由度分析模型
பைடு நூலகம்
动力总成悬置系统的设计要求:
1. 每个悬置在其3个弹性主轴方向的线刚度应满足动力总成固 有频率和解耦率的要求;3个方向上的力—位移非线性特性 ,应能有效控制在汽车的各种行驶工况下(典型工况和极限 工况)动力总成的运动位移。
5、优化前(优化变量:刚度、位置、方位)
6、优化后
优化结果的分析:
确定优化和稳健优化结果的蒙特卡罗分析:
蒙特卡罗分析时,假设悬置最优刚度服从正态分布,变异系 数为0.03(相当于最优刚度有±9%的波动范围)。
确定优化结果的蒙特卡罗分析
稳健优化结果的蒙特卡罗分析
通过比较可知,6西格玛优化得到的解耦率变异系数小于确 定性优化,并且变化区间也比确定性优化结果窄,表明6西

发动机悬置设计指导书

发动机悬置设计指导书

动力总成载荷 200kg支承载荷100kg 发动机转速 700rpm12Hz
固有频率f 根据振动传递率10~15%的振动传递率曲线 N/f=3 f=N/3=700/3=233.3rpm=4Hz
动弹性模数K kd=2πf2xm/ 1000 =2xπx42x100/1000 =59.7 N/mm
静弹性模数K
防振支承时固有频率的求法 固有频率根据机械的重量和防振橡胶的弹性模数按照⑵式求得
f=固有频率Hz K=防振橡胶的动弹性模数N/mm m=防振橡胶支承的载荷kg
考虑1G状态的载荷进行设计
考虑1G状态下加在悬置上的载荷来设计悬置橡胶&
载荷
δ=载荷/静弹性模数 设定在1G状态下处于中心位 置&
计算实例
・加大弹性模量、衰减& •改变橡胶的倾斜&
室内共鸣音
发生机理
发动机二阶惯性力 ⇒发动机悬置 ⇒车身音响特性
发动机悬置的对策例
•减小弹性模量& •装动力阻尼器&
发动机音
发生机理
发动机悬置的对策例
发动机旋转振动 15~20Hz
⇒增加车身弯曲振动 弯曲共振点20~30Hz ⇒STEERING FLOOR的振动
ks=kd/α
α=1.4
=42.6 N/mm
α=1.4NR天然橡胶、 2.0NBR丙烯氰聚丁橡胶
1.汽车的防振支承
汽车轻量的车体内 装有沉重的发动机 再坐上乘员、装上货物 行驶在道路上&
防振比一般产业机械复杂&需要涉及多种防振 技术&
汽车的振动状态
悬架以下振动10~15Hz:悬架以下零件加振& 路面凸凹振动和悬架以下零件的共振

动力总成悬置的设计方法

动力总成悬置的设计方法
<特点> ・左右悬置主要上下方向受力,支撑动力 总成重量。前后悬置主要用来防止动力总成的翻转。 上下方向和前后的翻转方向独立,悬置刚度易于调节。 ・可以将上下方向的悬置刚度设定的高、将防翻转方向的悬置刚度 设定的低。 容易将动力总成的上下振动和怠速振动解藕。
4. 设计阶段需要考虑的项目
(a)把各个自由度的振动解藕的同时使支持系统的固有振动频 率在激振频率数的1/√2以下,从而提高振动隔离的效果。
确定悬置的具体型式
确定悬置的材料,形状
f=固有振动频率(Hz) K=悬置的动刚度(N/mm) m=悬置支撑的重量(kg)
δ=载荷/悬置静刚度
确定静态情况下的悬置中心 位置
计算举例
动力总成重量 200kg(某悬置支撑载荷100kg) 发动机怠速转速 700rpm(23.33Hz) 固有振动频率(f) 振动传递率10~15%在振动传递率曲线上看到N/f=3
动力总成悬置的设计方法
1. 基本概念
输入项目
• 悬置的布置方式
• 动力总成的重量及各个支撑点的载荷
• 动力总成的转动惯量
输出项目 输出项目 悬置的刚度 悬置的材料 悬置支架
f 确定悬置的支撑位置
确定各支撑点的载荷 (总和等于动力总成的重量)
确定固有振动频率 确定悬置的刚度
振动传递率→固有振动频率 固有振动频率→悬置动刚度
3 悬置(还可能有连接拉杆) 连在弹性底盘结构上
第二种能够提供额外的减振效果。
优点
可以将动力总成和底盘结 构预先分装在一起,然后 再一起装到车身上。 如果底盘结构和车身是弹 性连接的话,还可以提供 额外的减震效果,以减少 从动力总成上传递到车身 上的动态力。
缺点
底盘结构增加了重量和 成本。 比较低的悬置点离动力 总成的最小运动轴线较远, 因此会有较大的动态运动。

动力总成悬置系统匹配设计指南

动力总成悬置系统匹配设计指南
动力总成悬置系统匹配设计指南
目次
1 范围......................................................................................................................................................................1 2 规范性引用文件 ..................................................................................................................................................1 3 符号定义 ..............................................................................................................................................................1 4 动力总成悬置系统的基本知识 ..........................................................................................................................2
2 规范性引用文件
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GB/T 3512 硫化橡胶或热塑性橡胶热空气加速老化和耐热试验 GB/T 7759 硫化橡胶、热塑性橡胶 常温、高温和低温下压缩永久变形测定 GB/T 7762 硫化橡胶或热塑性橡胶 耐臭氧龟裂 静态拉伸试验 GB/T 528 硫化橡胶或热塑性橡胶拉伸应力应变性能的测定 GB/T 531.1 硫化橡胶或热塑性橡胶压入硬度试验方法第一部分:邵氏硬度计法(邵尔硬度) GB/T 1682 硫化橡胶 低温脆性的测定 单试样法 Q/J B019 整车金属零部件涂层技术条件

某项目悬置布置方案案例

某项目悬置布置方案案例

某项目悬置布置方案案例一、动力总成悬置系统的设计原则一般在分析动力总成悬置系统振动问题时,由于其固有频率远远低于动力总成和车架弹性体振动频率,因此习惯上将动力总成看做空间运动刚体,把车架看成固定刚体,弹性悬置元件可以简化为具有三个主刚度轴的弹簧阻尼元件。

由理论力学可知,空间刚体运动有6个自由度,这样,发动机悬置系统振动问题就简化为6自由度空间刚体振动问题。

该系统可以看做整车振动的一个子系统,在研究该系统的刚体模态时,它受其它子系统的影响很小。

一般地,对动力总成—悬置这样6个自由度刚体振动系统,各个自由度之间存在运动耦合,即一个方向的激励不但可以引起本方向的振动而且还可以引起其它方向的振动,这就使动力总成振动比较复杂和剧烈,显然是工作过程中不希望出现的。

而且,当各阶振动耦合时,会导致系统振动的最高频率上升,扩大了引起共振的频率范围。

动力总成悬置系统设计的基本原则是解耦布置,即消除各自由度间的弹性耦合和惯性耦合。

这种解耦布置方式的优点是当动力总成上作用有一个方向的激振力或力矩时,系统仅在该方向产生响应,而不影响其它方向的运动。

理论上,当系统所有弹性元件的等效弹性中心与被支承物体的质心重合时,即悬置做汇聚式布置时,系统可以实现完全弹性解耦,即各自由度间的刚度影响系数为零,系统刚度阵成为对角阵。

但实际的发动机悬置设计中,由于受安装空间和制造工艺等因素的限制,不可能将悬置元件布置在系统任意位置上或布置为任意方向,因此汇聚式布置在汽车发动机悬置系统中难于实现。

悬置系统的作用是降低发动机振动的传递和控制发动机位移,悬置系统设计应包括以下几个目标:1.动力总成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0.717倍,以实现减振的作用;2.与车身的其他固有频率不产生重合导致共振叠加;3.悬置在系统共振频带内应有较大的阻尼值;4.尽可能多的实现各自由度间的解耦;5.动力总成在诸如汽车起步、制动、转向等极限工况下位移值不能超过允许取值;6.悬置支架应有足够的强度,以承受动力总成悬置系统的各种工况载荷;7.悬置支架应有足够高的固有频率,避免在各个工况激励下产生噪音影响;二、C项目悬置系统布局推荐方案此项目车型的底盘与一汽威姿类似,发动机选用东安汽车发动机制造有限公司的DA4G18发动机。

驾驶室悬置机构总成设计规范

驾驶室悬置机构总成设计规范

第三节
扭杆翻转系统结构设计
一、驾驶室重量、重心位置的确定
210
驾驶室的重量和重心位置是扭杆和翻转中心设计的依据,它们准确与否将 直接关系到驾驶室翻转时的轻便性。 如果将驾驶室的重量估计的过重或重心位置 偏低、偏后,则设计处的扭杆扭矩必然过大,致使驾驶室向前翻转的速度过快, 回位困难,甚至不能回位。反之,如果将驾驶室的重量估计的过轻或重心位置偏 高,在翻转驾驶室时将会感到沉重,甚至翻不起来。因此,在设计时对驾驶室的 重量和重心位置必须认真对待。 在新车设计中,驾驶室的重量和重心位置可以采用以下方法确定。 1、根据样车的驾驶室来定 如果有参考样车,应首先把样车驾驶室的重量和重心位置测出,并估计新 设计的驾驶室与样车驾驶室的差别,定出其重量及重心的位置。样车驾驶室的重 量和重心位置的测定可参照 JZQS04-04-02《EQ1040G/T 驾驶室重量及重心测定》 中的方法。 2、估计 根据所设计的新车驾驶室外廓尺寸、结构、材料、内部设施及其布置等, 与已知重量、重心位置的一种或几种驾驶室对照比较,可以估计出新车驾驶室的 重量和重心位置。这种方法以经验为基础,不易估计得很准确。 3、计算 根据驾驶室得每块板的尺寸、形状、料厚等分别计算出它们的重量和重心 位置,同时计算出驾驶室内各种设施的重量和重心位置,然后再详细计算车总的 重量和重心位置。这种方法非常复杂,也不易计算得很准确。 利用以上各种方法得到驾驶室得大致重量和重心位置,然后计算出扭杆得 尺寸,用以布置设计,待驾驶室制造出来以后,再实测出其重量和重心位置,最 后进行精确计算,修改扭杆设计。 特别说明: 通常在设计时认为驾驶室的重心位置在左右对称的中心面内 (即 Y0 平面内) ,下文中所以关于扭杆计算的角度也是认为在 Y0 平面内。 二、翻转中心位置及驾驶室翻转角的确定 1、确定翻转中心的原则 1.1 应有足够的刚度和强度。 翻转中心也是驾驶室的悬置点。当驾驶室被翻起来时,它的整个重量全由 两个支承点来承担。 汽车运行中的各种力、 力矩和振动等也由此点传递给驾驶室。
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1 发动机悬置系统的设计指南1.1 悬置系统的设计意义及目标简介现代汽车发动机无一不是采用弹性支承安装的,这在汽车行业称之为“悬置”,在力学及振动工程中则是个隔振问题。

如果不用中间弹性元件而直接将发动机刚性地固紧在汽车车架(底盘)上,则当汽车在不平坦的路面上行驶时将导致机身由于车架的变形、冲击而损坏;而当汽车在平坦光滑的路面上行使时来自发动机的振动将导致车架、车身产生令人厌恶的结构噪声。

此外弹性悬置还能补偿在发动机安装及运动过程中由车架变形导致的相对位置的不精确。

由此可知,悬置系统的设计目标值:1) 能在所有工况下承受动、静载荷,并使发动机总成在所有方向上的位移处于可接受的范围内,不与底盘上的其它零部件发生干涉;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) 能充分地隔离由于地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弯矩不超过发动机厂家的允许值。

1.2 悬置系统的布置方式选择每个隔振器(悬置系统)不论其结构形状如何都可以看作由三个相互垂直的弹簧组成,按照这三个弹簧的刚度轴线和参考坐标轴线间的相对位置关系,悬置系统弹性支承的布置可以有常见的三种不同方式:1) 平置式。

这是常用的、传统的布置方式,其特征是布局简单、安装容易。

在这种布置方式中,每个弹性支承的三个相互垂直的刚度轴各自对应地平行于所选取的参考坐标轴。

2) 斜置式。

这是一种目前汽车发动机中用得最多的布置方式。

在这种布置方式中,每个弹性支承的三个相互垂直的刚度轴相对于参考坐标轴的布置是:除一个轴平行于参考坐标外,其他两个轴分别与参考坐标轴有一夹角。

一般斜置式的弹性支承都是成对地对称布置于垂向纵剖面的两侧,但每对之间的夹角可以不同,坐标位置也可任意。

这种布置方式的最大优点是:它既有较强的横向刚度,又有足够的横摇柔度,因此特别适用于象汽车发动机这样既要求有较大的横向稳定性,又要求有较低的横摇固有频率以隔离由不均匀扭矩引起的横摇振动。

此外,它还可以通过斜置角度、布置位置以及隔振器两个方向上的刚度比等适当配合来达到横向——横摇解耦的目的,这是平置式较难做到的。

3) 会聚式。

这种布置方式的特点是弹性支承的所有隔振器的主要刚度轴均会聚相交于同一点。

除了有良好的稳定性外它最大的优点是可以通过调节倾斜角度和布置坐标的关系来获得六种完全独立的振动模态。

但是这种布置方式实施起来并不容易,且一般汽车发动机并没有纵向激励,斜置式完全能够满足隔振要求,因此应用不多。

以上三种布置方式,各有其优点,在实际设计工作中,根据相关的边界条件、整车的开发定位、系统设计的细化目标等设计环境而灵活选择。

1.3 悬置点的数目及其位置选择汽车发动机的悬置系统多采用三点或四点支承。

一般较老式的发动机多在风扇端设置一个或两个支承点,而在飞轮端设置两个支承点;新式的则反过来,在风扇端设置两个支承点,而在飞轮端则放一个或两个。

这主要是根据发动机类型(是汽油机还是柴油机),前后承载重量分配以及激振力情况而定的。

三点支承的优点是不管汽车怎样颠簸、跳动,它总能保证各支承点处在一个平面上,这就大大改善了机体的受力情况。

目前有很多汽车发动机即使是采用四点支承的也力求将飞轮端的那两点尽量靠拢,以达到三点支承的效果。

此外三点悬置系统,通过合理设计可以达到上下方向、扭转振动的独立解耦,从而大幅减小了耦合振动。

其中左右悬置通常接近扭转惯性轴位置布置,特别支持上下方向的振动解耦。

右悬置通常采用效果更佳的液压悬置,与发动机连接布置,支持隔离发动机燃烧激励、惯性力激励、路面激励。

左悬置通常就采用普通的橡胶悬置,与变速箱连接布置,在隔离激振的同时起到动力总成限位的作用。

后悬置通常与变速箱连接布置,承受扭矩,重点起到动力总成的纵向限位。

四点悬置系统,同样可以达到上下方向、扭转振动的独立解耦,从而大幅减小了耦合振动的要求。

其中左右悬置也接近扭转惯性轴位置布置,特别支持上下方向的振动解耦。

前后悬置主要承受由行驶工况引起的扭矩,重点起到动力总成的纵向限位。

相对于三点悬置系统,四点悬置系统的优点是发动机摇振和怠速工况振动效果良好,但此种布置中前后悬置的刚度变化将引起发动机位置变化,导致怠速的预载变化,其次通常需要前横梁支撑前悬置,导致减振效果的下降。

通常在选择支承点的布置位置时除了要满足整车布置协调、系统解耦条件外还有两个问题需要考虑:一是打击中心问题。

设计良好的悬置系统发动机本身的运动即使是在恶劣的道路条件下也不会很大,且隔振器也不会遭受过大的动载荷。

但在有些发动机中,如直列式四缸发动机,当曲柄间隔为180度时存在着严重的二次不平衡惯性力,由它将引起机组剧烈的纵摇振动。

在这种情况下如应用打击中心理论将发动机的前支承布置在激振力的作用平面内(气缸体的横向中心面处),后支承布置在打击中心处,就可以大大减轻激振力通过后支承向车身的传递,有效地减小汽车振动。

后支承位置可按下式确定:L=(J+b*b*m)/(b*m)式中:J——发动机绕通过重心的横向主惯性轴ZZ轴的转动惯量m——发动机的质量b——发动机前支承到重心的距离L——发动机前后支承间距离二是机身一阶弯曲振动问题。

现代汽车发动机机组作为一个弹性体其一阶弯曲振动的固有频率并不是很高的,而功率强大的发动机的高频段的激励频率却是很丰富的,因此很有可能导致机身产生一阶弯曲振动共振。

在这种情况下如能将支承点安置在振型曲线的节点处,对于减轻隔振器的附加载荷是很有利的。

1.4 悬置系统设计的频率参数和一般的动力机械不同的是汽车发动机的质量分布很不均匀,其最小转动惯量轴线和曲轴中心线是不平行的。

两者之间的夹角可达15度至30度。

其次发动机的各种激励力和激励力矩均偏离机组的重心。

因此能激起的振型很多。

例如不平衡的回转质量离心力激发发动机产生垂向,横向,纵摇(绕y轴),平摇(绕z轴)等振动;由不均匀的简谐扭矩能激起发动机产生横摇(绕x轴),平摇等振动。

在工程实际中悬置系统的振动都是按刚体模态来处理的,整台机组在空间的运动具有六个自由度,即三个沿相互垂直的通过重心的轴线的往复运动和三个绕此三根轴线的回转运动,这样就有六个振动模态,相应就有六个固有频率。

而理论分析表明,汽车发动机的六个振动模态并不是完全耦合在一起的,而是形成两组三联耦合振动,即垂向-纵向-纵摇及平摇-横向-横摇。

推荐的悬置系统固有频率范围如下:1 平摇fа、横摇fβ(以及平摇-横摇耦合振动时的f1)这两个固有频率是汽车发动机隔振设计能否成功的关键要素,特别是横摇fβ,一般推荐值为:fа,fβ(或f1)≤1/(1.2∽1.4)*1/21/2*h/2*n/60 (Hz)这里h为气缸数(对于V型发动机则为一列的气缸缸数),n为曲轴的怠速转速(r.p.m),系数(1.2∽1.4)是考虑到底架有限质量的影响,当底架越轻巧而机器越重时取大的值,1/21/2则是为满足隔振要求所必需的频率比。

2 垂向f x、纵摇fγ(以及纵向-纵摇耦合振动时的f2)在选择这三个固有频率时要考虑到不要引起怠速转数下的一次激振力共振,以及由于道路不平引起的汽车上、下过大的振动载荷。

也即是说fx不宜过小,一般可取fx,fγ(或f2)=10∽15 (Hz)3 横向fz由于汽车行走时左、右方向的动载荷没有上、下方向大,因此fz的数值可以取得比fx小些,只需避开怠速转数下的一次激振力共振即可,一般可取fz=5∽10 (Hz)4 纵向fy这个频率是无足轻重的,因为发动机不存在纵向激振力。

1.5 悬置系统相关设计参数1.5.1悬置系统设计的输入1) 动力总成参数悬置系统作为动力总成与车身的连接部分,在设计分析中,动力总成的各项特性参数是悬置系统设计的主要输入条件,它包括:动力总成的重量、重心位置、惯性轴的位置、各转动惯量等。

2) 悬置布局方式根据前面介绍的布局方式选择以及悬置点的数量及位置的选择,合理确定悬置系统的布置。

而悬置系统的不同布置方式将很大程度上决定了各个具体悬置的目标参数设计。

3) 制约条件理论设计上的悬置点具体位置以及为达到各点悬置性能所需的结构、外形尺寸常常受到整车布置中的布置空间、边界条件等的限制而需要适当地修改相应的一些具体设计目标参数。

例如:XX车型的前仓相对于某一款发动机其布置空间很有限,前后方向上发动机体与车身的静态间隙非常小,这时候悬置系统的设计必须考虑到发动机动态时的前后翻转角必须小于实际的允许值,否则动态的情况下就很容易发生干涉现象。

1.5.2悬置系统设计的输出1) 静刚度根据动力总成在前仓中的总体布置姿态、发动机重量及重心位置参数、各悬置点的选择以及各悬置基本外形的结构尺寸就可以解析得出各悬置点的静态特性即静刚度。

2) 各个模态的固有频率及分析例:由于选址在空间三维方向上都有弹性,但是由于发动机悬置各点位置相距较远,忽略悬置的扭转特性,把悬置简化为三向弹簧或衬套,采用ADAMS或相关软件对发动机刚体模态进行计算,对发动机刚体的六个模态的频率进行相关分析,利用相关标准或内部约定对发动机刚体模态进行模态优化,尽量使发动机刚体各个模态解藕及避开相关激励频率。

相关图片见图一3 频率响应特性在模态优化后的发动机动力总成与悬置系统在一段频率范围内的频率响应特性,例如悬置系统在5-250频率段范围内的频率响应特性,分析出悬置系统在各种激励频率下的响应特性,为NVH特性和悬置系统的优化提供依据。

相关图片见图二图1:采用ADAMS或相关软件对发动机刚体模态进行计算图2:某悬置系统在10-250hz下的频率响应分析分析1.6 悬置支架设计要点1)振动条件发动机的振动通常会引起悬置支架的噪音问题,所以在支架设计时,考虑的基本要求是,在200到400Hz的发动机振动状态下支架不会发生共振现象。

通常我们的目标设计值是:Fn>500Hz2)强度条件支架的设计必须充分考虑到整车在恶劣路况行驶时路面激励输入所带来的加速度影响以及突然急加或急减速工况时由驱动反力所导致的加速度影响。

通常我们考虑的加速度范围是:恶劣路况向上10G,向下20G急加 0.6G 急减 0.3G 利用相关软件NASTRAN等可对悬置支架进行强度、共振频率等相关分析。

图3:某支架强度分析时的应力分布图。

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