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文档简介
灵活车橡胶减震技术应用灵活车橡胶减震技术应用灵活车橡胶减震技术应用/*橡胶减振件在汽车中的应用汽车中的减振产品悬置副车架衬套衬套液压衬套液压衬套曲轴扭转减振器排气管吊耳动力吸振器动力吸振器支柱上支撑/*一、动力总成悬置系统(一)、功能1、降低动力总成振动向车身的传达2、衰减由于路面激励引起的动力总成振动衰减由于路面激励引起的动力总成振动3、控制动力总成位移和转角(二)、设计目标1、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动机工作中的最小激振频率的
倍倍2、系统的最低阶固有振动频率应大于发动机怠速动机怠速3、尽可能多的实现各自由度间的解耦4、系统在系统共振频带内应有较大的阻尼值
00.55阶激振频率阶激振频率5、动力总成在诸如汽车起步、制动、转向的特别工况下位移值不能够高出赞同取值(三)、前驱横置动力总成悬置系统常有布局形式三点支承加扭转支撑杆1、优点:悬置部署方便,便于安装2、缺点:跳动与发动机扭矩相关跳动与发动机扭矩相关,纵摇与跳动相关纵摇与跳动相关,悬置载荷变化较大悬置载荷变化较大,对副车架的共振和冲击振动敏感低扭矩轴系统1、优点:悬置部署方便,便于安装,跳动与纵摇及扭矩分别优异2、缺点缺点:纵摇模态和发动机转动较难平衡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对副车架共振和冲击振动敏感平衡扭矩轴系统1、优点:跳动和纵摇几扭矩解耦性优异2、缺点缺点::纵横模态和发动机转动之间调整较难纵横模态和发动机转动之间调整较难,悬置部署及连接较难悬置部署及连接较难纯扭矩轴系统纯扭矩轴系统1、优点:跳动和纵摇及扭矩完好解耦2、缺点::悬置部署连接困难悬置部署连接困难,特别对于手动变速箱特别对于手动变速箱(四)、动力总成悬置结构特点长方形液压悬置/*1、自动防故障装置的设计;2、在垂直方向上刚度可调性较幸好垂直方向上刚度可调性较好3、静态刚度较低(前后方向,垂直方向);4、侧向刚度较高((右图a的悬置侧向静态态刚度低)
);5、在垂直方向上有优异的隔振性能;轴对称液压悬置轴对称液压悬置1、自动防故障装置的设计;2、在垂直和径向上刚度可调性较幸好垂直和径向上刚度可调性较好;3、静态刚度较低;4、侧向刚度较高;5、在垂直方向上有优异的隔振性能;Trucuck-Tuuff”液压悬置1、自动防故障装置的设计2、没有载荷经过卷轴3、限位行程更长;4、为了调治刚度,能够很简单一整悬置的安装角度衬套型液压悬置1、自动防故障装置的设计2、在垂直方向上刚度可调性较好;3、静态刚度较低;4、在垂直方向上有优异的隔振性能;5、动静态性能(同液压拉杆近似液压拉杆衬套)。液压衬套拉杆1、自动防故障装置的设计;2、在垂直方向上刚度可调性较幸好垂直方向上刚度可调性较好;;3、静态刚度较低,其他方向刚度很小;4、在垂直方向上有优异的隔振性能;半主动悬置半主动悬置1、改变液体流向2单双流道开关机理/*3、静刚度可变型半主动悬置4、磁流变半主动悬置半主动悬置半主动悬置-单双流道开关机理-半主动悬置-空气弹簧原理在怠速工况,螺线圈开,空气赞同通大气,振动膜变软,刚度减小;行家驶工况,关,在振动膜下面形成空气弹簧,,振动膜变硬,阻尼加大。
,螺线圈半主动式悬置
-静刚度可变型半主动悬置半主动式悬置-磁流变半主动悬置特点1、对被动式液阻悬置的惯性通道进行改进设计,加电极,液体的粘度能够在刹时发生变化。从无阻尼到有阻尼能够在
在高压的作用下1ms内完成。
,液惯性通道中
*2、性能不是很牢固,长时间使用今后,油液积淀。
。二、底盘衬套/*(一)、副车架衬套、车身衬套(悬置)功能1、安装于副车架和车身之间,起二级隔振作用,典型应用于横置动力总成部署;2、撑悬架和动力总成载荷支撑悬架和动力总成载荷,隔断来自副车架的振动和噪声隔断来自副车架的振动和噪声;3、辅助功能:承受动力总成扭矩,动力总成静态支撑,承受转向、悬架载荷,隔断发动机机和路面激励设计原则1、隔断频率也许动向刚度,阻尼系数2、静态载荷及范围静态载荷及范围,极限变形要求极限变形要求3、态载荷(老例使用)、最大动向载荷(严重工况)4、碰撞要求,拘束和加载,空间拘束,希望和要求的装置要求;5、悬置方法(包括螺栓尺寸、种类,方向和防旋转要求等)6、悬置地址(高导纳地域,不敏感);7、耐腐化要求,温度使用范围,其他化学要求等;8、疲倦寿命要求,已知重要特点要求(尺寸和功能);9、价格目标装置1、上面为承载型衬垫2、下面为RRebboundd衬垫衬垫3、上金属隔板:支撑承载型衬垫膨胀*控制装置高度4、整车载荷和悬置刚度控制车身负载高度整车载荷和悬置刚度控制车身负载高度5、下衬垫控制车身Rebound位移;6、下衬垫总是受压(二)、副车架衬套、车身衬套(悬置)/*(三)、悬架衬套用途1、用于悬架系统,供应扭转和倾斜的柔性,并用于轴向和径向的位移控制;2、低的轴向刚度拥有优异的隔振性能,而软的径向刚度拥有更好的牢固性;结构种类结构种类::机械粘接式衬套–应用:板簧,减震器衬套,牢固杆拉杆;–优点:低价,不用关注粘接强度问题;–缺点:轴向简单脱出,且刚度难调。结构种类结构种类::单边粘接式衬套–应用:减震器衬套,悬架拉杆和控制臂–优点:有对于一般双边粘接式衬套低价,衬套总是会旋转到中性地址–缺点:轴向简单脱出,为了保证压用心,须飞边设计结构种类结构种类::双边粘接式衬套–应用:减震器衬套,悬架拉杆和控制臂–优点:有对于单边粘接和机械粘接疲倦性能更好,且刚度更易于调治;–缺点:但价格也比单边粘接和双边粘接更加昂贵。/*结构种类::双边粘接式衬套——阻尼孔式–应用:控制臂,纵臂衬套–优点:刚度很简单一治–缺点:阻尼孔在扭转力(>+/-15deg)的作用下存在潜藏的无效模式;需要定位特点供压力装置,增加花销结构种类::双边粘接式衬套——球形内管–应用:控制臂;–优点:锥摆刚度低锥摆刚度低而径向刚度大径向刚度大;–缺点:有对于一般双边粘接式衬套昂贵结构种类:双边粘接式衬套——带刚度调治板–应用:控制臂;–优点优点:能够将径、轴向刚度比从5-10:1提高到15-20:1,使用较低的橡胶硬度即可达到径向刚度要求,且扭转刚度也可获得控制;–缺点:有对于一般双边粘接式衬套昂贵,且在缩径时,内管与刚度调治板之间的拉应力无法获得释放,致使疲倦强度存在问题。(四)、牢固杆衬套牢固杆::1、牢固杆作为悬架的一部分,当汽车急剧转弯时,供应扭转刚度以防范汽车过分横摆量横摆;;2、牢固杆的两端经过牢固杆拉杆与悬架(如控制臂)相连;3、同时中间部分使用橡胶衬套套与车架车架相连牢固杆衬套的功能1、牢固杆衬套作为轴承的功能将牢固杆拉杆与车架相连;2、为牢固杆拉杆供应额外的扭转刚度;3、同时防范在轴向上发生位移;4、低温时须防范异响产生。(五)、差速器衬套*功能–四驱发动机,差速器一般经过衬套与车身相连,用于减少扭转振动;;/*系统目标1、20~1000Hz的隔振率2、刚体模态(Roll,Bounce,Pitch)3、控制由于温度变化引起的刚度颠簸(六)液压衬套结构原理:1、在液压阻尼方向上两个充满液体的液腔有一条相对长、窄的通道(称为惯性通道)相连;2、在液压方向上的激励作用下,液体发生共振并陪同着体积刚度的放大,产生较高的阻尼峰值。设计原则牢固和安全性1、动静态载荷2、转向精度,侧向柔性转向和ToeCorrection,径向柔性转向精度,3、路面的撞击激励,碰撞和滥用工况驾驶酣畅性1、振动阻尼2、动力总成和路面引起的噪声空间和装置1、空间拘束,重量优化2、易于装置,拆卸和回收典型应用:1、控制臂衬套径向阻尼方向;2、拉杆轴向阻拉杆轴向阻尼方向方向;;3、控制臂径向阻尼方向但垂直安装;4、副车架衬套径向方向阻尼但垂直安装副车架衬套径向方向阻尼但垂直安装5、扭力梁径向阻尼方向倾斜安装;6支柱上支撑,轴向阻尼方向垂直安装7、衰减由前轮刹车不平衡力致使的Judder激励8、衰减副车架的径向和侧向振动模态,阻尼方向为径向方向。9、后扭力梁液压衬套,用于控制当车辆行驶在粗糙路面上的激励,同时保证toecorrection.10、液压支柱上支撑,用于控制车轮的10~17Hz的Hop模态,其动向特点的作用独立于筒氏减震器。三、扭转减振器((TorsionalVibrationDampper))/*(一)曲轴系统与减振器功能1、曲轴承受由于气缸压力和往来惯性力产生的波折和扭转振动;2、TVD减少曲轴扭转振动以保持曲轴动应力在可接受范围而不至于破坏;3、TVD传达曲轴输出扭矩、减小扭矩颠簸;4、TVD提高整车的NVH性能;(二)曲轴振动源1、气缸压力产生的激励2、惯性质量如活塞、连杆与曲柄产生的惯性力3、运动部件重力引起的激励(三)工作原理–曲轴系统简化成2自由度系统,,MM,,MM,,KK和和KK分别为曲轴与减振器的等效质量和等效刚度(四)设计原则1、经过过调整系统的转动惯量、扭转刚度及其其分布布而调整曲轴系统的固有有频率;2、装置扭转减振器吸取曲轴前端的扭转振动;3、扭转减振器供应大量的阻尼,耗费能量;4、扭转减振器利用其动向效应,使共振扭矩峰值偏移,并改变曲轴系统的固有频率;5、平时,配置减振器对减小曲轴系统振动最为有效、经济。(五)TVD种类1、单扭转模态TVD减少曲轴扭转振动2、双扭转模态TVD减少曲轴扭转振动圆滑皮带轮运动3、双模态(扭转+波折)TVD减少波折振动及悬置、车内振动;/**减少扭转振动;4、硅油与硅油橡胶型减振器TVD*硅油减振器则是大功率硅油减振器则是大功率、
高转速车用发动机最常用的高转速车用发动机最常用的一种减振装置种减振装置。*经过硅油增大减振器阻尼,吸取一部分振动能量使之转变成热气耗出去,进一步降低发动机的扭振振幅和噪声步。四、排气管吊耳(一)排气系统的振动源1、发动机的扭矩激励2、发动机气流冲击3、声波激励(二)排气管吊耳的作用1、悬挂排气系统于车身2、隔振隔振3、位移控制
4、路面激励(三)排气管吊耳系统及部件设计原则1、阶垂直波折和横向波折模态应该与发动机的激励频率解耦,并与车身的固有频率解耦固有频率解耦;;2、尽量采用比较直的排气系统以减少模态密度;3、F/A模态要解耦并且无纵向预紧模态要解耦并且无纵向预紧;;4、排气管吊耳须部署在排气管的模态节点;5、排气管吊耳须部署在车身硬点排气管吊耳须部署在车身硬点;6、吊钩需要足够硬以防范与连结构造共振;7、应选择更多吊耳点,使解耦更好,并须有更好的阻尼(四)设计要求1、小尺寸;2、高可靠性;3、刚度可调性好;4、垂直和横向没有相关性;5、简单装置;6、长久性好;7、耐高温8、优异的隔振性能(五)结构特点1、上轴销孔与车身侧支架相连;–下轴销孔与排气管侧吊钩相连;2、冲击工况时,上下限位块起着能够限制排气系统的位移,提高疲倦;3、弹性支撑橡胶主要起减振作用;/*4、金属骨架能够限制位移;设计原则–基于吊耳一般工作在较高的温度环境,须选择耐高平易耐环境性能优异的资料,如EPDM和VQM;–从长久性能考虑,须考虑资料的强度、预载和位移要求,以选择合适的耐高温或强度更好的资料、可否设置限位、部件的静刚度和可否设置骨架等;–基于NVH要求,希望部件的动刚度足够低,并且在较宽的频率范围(1-400Hz)内无共振现象发生;五、动力吸振器用途1、经常被用于由共振致使的噪声或振动问题,这些问题一般经过单纯的隔振策略无法解决略无法解决;;2、作为二阶系统进行减振降噪;3、在车上的一般应用包括,在变速箱上增加动力吸振器控制动力总成的波折模态;在方向盘上设置动力吸振器控制转向管柱的模态;在后差速器、排气管、车身、传动轴等。/**设计原则1、依照温度要求选择合适的资料,如排气管需要考虑高温要求,VQM用的很多;2、基于空间要求须对体积进行控制基于空间要求须对体积进行控制,须选择密度大的资料作为质量块的资料须选择密度大的资料作为质量块的资料。如方向盘由于安装安全气囊且要求的动力吸振器的质量又较大,须使用铅等重金属才能满足要求属才能满足要求;3、被作用系统对动力吸振器的固有频率特别敏感,但橡胶的实质性能又很难控制,因此控制橡胶的牢固性是设计和制造的重点因素因此控制橡胶的牢固性是设计和制造的重点因素;4、同时须考虑动力吸振器支架对固有频率的影响。六、支柱橡胶支撑((UpppperStrutMount))功能–连接车身和悬架,减少振动和噪声传达;–USM的柔性赞同支柱角度随着的柔性赞同支柱角度随着下球铰的位移球铰的位移而发生变化发生变化;–承受车身反力,传达弹簧和车身载荷;–在USM里边加入轴承,拥有上旋转点并形成转向轴,当前轮Strutmount转向时,整个支柱将以下轴承和USM的轴线旋转。–单通道--支柱和弹簧力由相同的橡胶截面隔断,较长的线性段能够提高NVH性能,同时设置限位块提高疲倦性能–双通道——支柱和弹簧力由不相同的橡胶截面隔断双通道——车身弹簧和筒氏减震器的力经过两个通道传达到车身.内部:获得优异的减振降噪功能,并提高车身的Roll性能,高刚度能够供应横向位移控制功能;外面::弹簧力通过外面通道直接到车身,,一般刚度较高。–双通道双隔振——支柱和弹簧力由不相同的橡胶截面隔断,,每个截面都有两层隔振。这种设计供应更好的隔振,但是比双通道更加复杂并且价格昂贵。–集成式USM——支柱与外面的部件直接卡紧。刚度特别简单一整,并且长久并性也特别好。但价格昂贵,且性能牢固性不是很好。七、汽车减振应用中的橡胶种类及特点1、天然橡胶NR–优点:回弹性特别好、强度高、撕破和抗磨损性能好、用于Snap时弹性好、且低温柔性较好低温柔性较好,与织物也许金属的粘接性能好与织物也许金属的粘接性能好–缺点:抗热、抗臭氧和太阳光照射等性能较差,同时对油、汽油和溶剂的抵抗性不足。–应用:平时用于悬置、衬套和轮胎。2、丁苯橡胶SBR–优异的回弹性,优异的碰撞强度,优异的拉伸和磨损性能;/*–但是抗臭氧和阳光直射性能较差,且耐油、汽油和溶剂性能也较差;–价格低,用于一般的批量较大的聚合物。3、丁基合成橡胶IIR–优点:与气体和蒸汽互不浸透性能好,高能量吸取(高阻尼),优异的抗臭氧和太阳光辐射和太阳光辐射,相当好的抗热和抗氧化特点相当好的抗热和抗氧化特点,优异的抗水和蒸汽优异的抗水和蒸汽–缺点:但压缩永久变形大,弹性差,且对油、汽油和溶剂的抵抗性差–应用:用于车身用于车身、驾驶室驾驶室、副车架衬套副车架衬套、防撞块等防撞块等4、三元乙丙橡胶三EPDM–EPDM是另一种优异的橡胶减振资料,广泛应用于各种减振产品中。它拥有较好的耐氧化好的耐氧化、抗臭氧和抗损害的能力抗臭氧和抗损害的能力。EPDMEPDM对各种恶劣天气的适应能力较强对各种恶劣天气的适应能力较强,其物理性能牢固,且成本较低。EPDM的另一个优势是易于硫化,因此与金属黏合时附着性好属黏合时附着性好。EPDM的缺点是耐高温性能不如的缺点是耐高温性能不如VQM,可承受的最高工作温度为150℃。5、氯丁橡胶CR–优点:耐火性能好,拥有必然的抗油和抗汽油特点,与金属粘接性能好,耐候性、耐臭氧和耐老化性能好耐臭氧和耐老化性能好;;–缺点:低温柔性一般;–应用:软管护套套,悬置等等。6、硅橡胶VQM–VQM拥有硅-氧链状结构,其键能是,比一般碳-碳键能(355KJ/MOL)355KJ/MOL)高得多高得多,因此因此VQMVQM拥有极好的耐高拥有极好的耐高、低温特点低温特点,其工作温度区间其工作温度区间可在-60℃~300℃之间。VQM还拥有较好的耐臭氧特点和生物惰性,使部件不易因氧化无效易因氧化无效,且使用过程中不释放对人体有害的物质且使用过程中不释放对人体有害的物质。但机械强度相对较差但机械强度相对较差。因此一般可用于排气系统的热端、部分承受高温的动力吸振器,甚至最新报道的被用于液压悬置的主簧道的被用于液压悬置的主簧。八、汽车橡胶减振相关的检测手段*动向性能测试1、MTS813道路载荷实验室在线模拟2、双轴向加载轴向加载3、700Hz4、MTS813动向实验测试5、单轴向加载6、200,400,700,1000Hz通用资料测试机器1、计算机控制2、单轴向加载单轴向加载3、准静态道路载荷模拟实验道路载荷模拟实验1、道路载荷数据采集2、道路载荷实验室在线模拟道路载荷实验室在线模拟3、三轴向加载4、温度控制5、50Hz多轴道路载荷模拟多轴道路载荷模拟1、道路载荷数据采集/*2、道路载荷实验室在线模拟道路载荷
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