功能性橡胶在汽车底盘上的应用培训

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悬架系统
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动力吸振器 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
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半主动式悬置-单双流道开关机理
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惯性通道对液阻悬置性能影响的研究
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半主动式悬置-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。
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半主动式悬置-空气弹簧原理
功能性橡胶在汽车底盘上的 应用
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整车振动来源
✓ 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
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底盘减振产品在整车上的分布
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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
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悬置的结构特点、性能与发展
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悬置系统设计过程
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Question & Answer
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每一次的加油，每一次的努力都是为 了下一 次更好 的自己 。20.11.2420.11.24Tuesday, November 24, 2020 天生我材必有用，千金散尽还复来。 07:43: 0407: 43:0407:4311/24/2020 7:43:04 AM 安全象只弓，不拉它就松，要想保安 全，常 把弓弦 绷。20.11.2407:43:0407:43Nov-2024-Nov -20 得道多助失道寡助，掌控人心方位上 。07:43:0407:43:0407:43Tues day, November 24, 2020 安全在于心细，事故出在麻痹。20.11.2420.11.2407:43:0407:43:04Nov ember 24, 2020 加强自身建设，增强个人的休养。2020年11月24日上午 7时43分20.11.2420.11.24 扩展市场，开发未来，实现现在。2020年11月24日星期 二上午 7时43分4秒07:43:0420.11.24 做专业的企业，做专业的事情，让自 己专业 起来。 2020年 11月 上午7时 43分20.11.2407:43Nov ember 24, 2020 时间是人类发展的空间。2020年11月24日 星期二 7时43分4秒07:43:0424 November 2020 科学，你是国力的灵魂；同时又是社 会发展 的标志 。上午 7时43分4秒上 午7时 43分07:43:0420.11.24 每天都是美好的一天，新的一天开启 。20.11.2420.11.2407:4307:43:0407:43:04Nov- 20 人生不是自发的自我发展，而是一长 串机缘 。事件 和决定 ，这些 机缘、 事件和 决定在 它们实 现的当 时是取 决于我 们的意 志的。 2020年 11月24日星 期二7时43分4秒Tuesday, 感情上的亲密，发展友谊；钱财上的 亲密， 破坏友 谊。20.11.242020年11月 24日星 期二7时43分 4秒20.11.24
第一代
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液阻悬置－惯性通道－解耦盘/解耦膜型液阻悬置
第二代
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惯性通道－解耦盘型
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惯性通道－解耦膜型
液阻悬置－惯性通道－解耦盘－节流盘型液阻悬置
第三代
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液阻悬置低频特点
BMW E71 K35096 1-40 Hz Sw eep and -1000N Preload
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前驱横置动力总成悬置系统常见布局形式
• 三点支承加扭转支撑杆
>> 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
化较大，对副车架的共振和冲击振动敏感
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前驱横置动力总成悬置系统常见布局形式
• 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 >> 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
wk.baidu.com
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、小动刚度，以 降低振动传递率和提高降噪效果;
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液阻悬置特性
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液阻悬置－－惯性通道型液阻悬置
1000.00
800.00
Vacuum ON Vacuum OFF (option 1) Vacuum OFF (option 2) 2nd Order Freq 4th order Freq
600.00
400.00
200.00
0.00 0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
23 Hz
46 Hz F (Hz)
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动力总成悬置系统设计目标- 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
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动力总成悬置系统设计目标- 隔振原理
如不考虑阻尼在内，其传递率的百分比可以表示为：
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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
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半主动式悬置-改变液体流动方向
被动模式
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主动模式
K (N/mm)
2nd ORDER 4th ORDER
半主动式悬置-改变液体流动方向
1200.00
ALL CURVES AT ±0.1mm excitation)
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
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悬置的结构特点、性能与发展
p-p disp
2.0 1.0 0.5 0.1
800 700
BMW E71 K35096 1-40 Hz Sw eep and -1000N Preload
Phase-K* Plot
600 500
400 300
200 100
0
0
4
8 12 16 20 24 28 32 36 40
Frequency Hz
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典型的动力吸振器 Tuned Mass Damper Gear Rattle Damper
Steering Wheel Dampers
Exhaust Dampers
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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
传递率百分比
1-(
1 fd /fn )2
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: 激振频率 N 2 N 60 30
V6: 激振频率 N 3 N 60 20
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二阶 三阶
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。
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半主动式悬置-空气弹簧原理
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主动式悬置
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。
动力总成悬置系统设计目标
• 尽可能多的实现各自由度间的解耦；
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动力总成悬置系统设计目标
• 悬置系统在系统共振频带内应有较大的阻尼值；
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动力总成悬置系统设计目标
• 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；
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主要内容
排气系统吊耳 悬架系统 动力吸振器 动力总成悬置系统
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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
发动机
排气歧管
支架
热端
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波纹管
车身 排气管吊耳 冷端
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典型的吊耳结构
刚性支架提高结构刚度 限制位移
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连接支架 橡胶主簧 连接支架
典型的排气系统吊耳
Arvinmeritor Germany
• Arvinmeritor NA • Arvinmeritor
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Phase-K* Plot
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
64
56
48
40
32
24
16
8
0
GM511-002 0.10 Phase GM511-002 2.00 Phase
GM511-002 1.00 Phase GM511-002 0.50 Phase
Phase deg K* N/mm
Target Lines
1.悬置元件的发展历史 2.常规橡胶悬置元件 3.液压－橡胶悬置（液阻悬置） 4.半主动式悬置 5.主动式悬置
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悬置的结构特点、性能与发展
• 20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
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常规橡胶悬置元件
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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
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常规橡胶悬置元件
振幅大，动刚度小
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预载大，动刚度大
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液阻悬置
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。
GM511-002 0.10 K*
GM511-002 1.00 K*
GM511-002 2.00 K*
GM511-002 0.50 K*
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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。
振动敏感
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前驱横置动力总成悬置系统常见布局形式
• 平衡扭矩轴系统
>> 优点：跳动和纵摇几扭矩解耦性良好 >> 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
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前驱横置动力总成悬置系统常见布局形式
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悬置的结构特点、性能与发展
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动力总成悬置系统设计目标
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
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动力总成悬置系统设计目标
• 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
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Complexity
Yesterday
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Today
Tomorrow
常规橡胶悬置元件
标准的橡胶隔振元件
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➢ 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