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汽車動力總成懸置系統的設計涉及多個方面

汽車動力總成懸置系統的設計涉及多個方面,需要考慮到整個系統的隔振效能、懸置元件的耐久效能以及系統在動態條件下姿態、位移、速度和加速度控制等。

因此,懸置系統的激勵響應計算成為懸置系統設計的必要步驟之一。在設計階段,如要完成動力總成懸置系統的動力學響應計算,則懸置系統激勵力和力矩的分析和求解是首要的工作。

汽車動力總成懸置系統的設計涉及多個方面

如何獲得準確的激勵載荷,怎樣來求解和評價懸置系統的響應結果,以及詳細研究模態引數與隔振效能之間的對應關係,將是本章討論的另一主要內容。另外,作為討論和研究的出發點,對動力總成懸置系統本身特性的深入瞭解是一切分析和設計的前提。

無論是採用第一章所述的“模態引數”策略還是“直接響應”策略,懸置系統的設計都必須建立在多自由度動力學模型基礎之上才能完成。針對動力總成懸置系統而言,由於系統的固有頻率一般在30Hz以下,遠比系統作為彈性體的最低階模態頻率(大約60Hz以上)低得多,動力總成與懸置所組成的振動系統在分析頻段內只存在剛體模態,因此,只需提出六自由度的動力學模型,就能滿足懸置系統的設計要求。

汽車動力總成懸置系統的設計涉及多個方面

一般而言,動力總成的外形是不規則的,質量是不均布的,各個彈性支承(懸置墊或其他彈性元件)的動力特性可能不盡相同(比如橡膠懸置或橡膠和液壓混合懸置),而且佈置位置和安裝角度也並不能保證對稱。因此,為了增加模型的通用性,必須建立懸置任意佈置的六自由度動力學模型。

汽車動力總成懸置系統的設計涉及多個方面

若能使系統懸置的位置、傾角及剛度引數滿足一定的搭配關係,使系統前後懸置各自的彈性中心落在動力總成的扭矩軸,則系統α向與其它廣義座標之間是解耦的。在工程實際中,動力總成扭矩軸的空間位置往往難以精確確定,系統懸置的位置又受到整車及動力總成結構佈置的限制,其壓縮/剪下剛度比也會受到懸置元件本身效能的制約,這些因素使得系統前後懸置的彈性中心往往難以準確地落在扭矩軸上。

懸置系統的模態引數主要是指剛體模態引數,包括6階剛體模態固有頻率和振型。“模態引數”評價策略,即是基於剛體模態頻率和振型解耦度來評價懸置系統設計的優劣。

汽車動力總成懸置系統的設計涉及多個方面

這是一種間接的懸置系統評價策略,它建立在這樣的認知之上,即當懸置系統的各階剛體模態頻率都落在理想的範圍內、各階或某幾階振型都能完全解耦時認為該懸置系統性能最優。理想的懸置系統模態引數分佈情況,此時懸置系統的6階振型完全解耦(解耦度為100%)。

也即是說,懸置系統剛體模態的六個振動方向完全獨立,在懸置系統任一方向施加激勵只能引起該方向的振動,而不能同時激起其它方向的振型。然而實際中,真實的懸置系統由於受到多種約束條件的限制,很難達到各階振型完全解耦。一般認為,當某一階振型的解耦度達到90%以上,即可認為該階振型是完全解耦的。