汽車液壓懸置系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性研究

沈子龍+梁賽

摘 要：汽車振動(dòng)隔離，尤其是動(dòng)力總成的振動(dòng)隔離是汽車設(shè)計(jì)中的一項(xiàng)重要技術(shù)。振動(dòng)不僅影響汽車的乘坐舒適性，還影響汽車的行駛穩(wěn)定性和安全性。本文就汽車液壓懸置系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行研究。

關(guān)鍵詞：汽車；液壓懸置系統(tǒng)；特性

液壓懸置是汽車車架或車身與動(dòng)力總成間的主要隔振元件，其特性決定了動(dòng)力總成和車架之間能量傳遞，因此對(duì)液壓懸置的研究就很有必要并且很有意義。

1 液壓懸置動(dòng)力學(xué)分析模型的建立

液壓懸置是一由許多組件構(gòu)成的復(fù)雜裝置，其中，橡膠主簧是懸置的基本彈性元件，它與橡膠底膜構(gòu)成的空間被分隔成兩個(gè)液室。慣性通道是一螺旋型長(zhǎng)孔道，用于連接兩液室間的液體流動(dòng)。解耦元件有一有限的自由間隙，可以利用解耦盤與解耦間隙的相互作用進(jìn)行解耦。懸置在低頻大振幅激勵(lì)的作用下，解耦盤緊貼在底座上，解耦件不起作用，此時(shí)液體流經(jīng)慣性通道。由于振動(dòng)液柱在通道內(nèi)流動(dòng)產(chǎn)生較大的沿程能量損失、出入口通道拐彎處產(chǎn)生的局部能量損失以及上下液室的壓力克服液柱的慣性阻力而使液柱具有的動(dòng)能被損失掉。因而，液壓懸置產(chǎn)生大的阻尼效應(yīng)。而在高頻小振幅輸入的情況下，上液室受泵動(dòng)的液體由于難以克服通道內(nèi)大的流動(dòng)阻力而不動(dòng)，解耦盤隨液室內(nèi)壓力的波動(dòng)而上下振動(dòng)，從而消除了動(dòng)態(tài)硬化，降低了懸置的動(dòng)剛度。

2 液壓懸置動(dòng)力學(xué)分析模型的建立

圖1表示的是慣性通道-解耦式液壓懸置的動(dòng)力學(xué)分析模型。該模型由橡膠部分和流體部分兩大部分組成。橡膠可以看作是具有質(zhì)量的彈性阻尼元件，其質(zhì)量是橡膠主簧的質(zhì)量Mr，剛度為橡膠主簧的剛度kr，阻尼為橡膠主簧的阻尼cr；流體部分包括上下液室及可調(diào)面積的慣性通道。上下液室分別有各自的體積剛度k1、k2 以及壓力p1、p2。這里，體積剛度定義為上下液室單位體積的變化引起的上下液室壓力的變化。

假設(shè)上下液室的壓力分布是均勻的，分別為上述的p1和p2，上下液室的液體流動(dòng)時(shí)的位移分別為x1和x2，連接上下液室的慣性通道截面積為S，慣性通道長(zhǎng)度為L(zhǎng)，慣性通道內(nèi)液體流動(dòng)時(shí)的位移是x3，液體質(zhì)量為mf，液體密度為df，液體在慣性通道內(nèi)流動(dòng)時(shí)的阻尼設(shè)為Cf，在位移x的作用下，輸入力F一部分傳遞到橡膠主簧為Fr，另一部分傳遞到液體部分作用在等效泵液活塞上（面積S）為Ff。Ff作用在上液室，壓迫液體流經(jīng)慣性通道進(jìn)入下液室。

為了建立該類型液壓懸置的數(shù)學(xué)模型，做了如下假設(shè)：一是橡膠主簧部分為一質(zhì)量-彈簧-阻尼系統(tǒng)；二是上下液室內(nèi)壓力均勻，但是上下液室及慣性通道間的壓力不同；三是慣性通道截面積與上下液室的面積之比<<1；四是上下液室面積與等效泵液活塞面積之比相近； 五是上下液室體積剛度之比>>1。

根據(jù)這些假設(shè)，對(duì)上面的動(dòng)力學(xué)分析模型可得以下方程：

3 液壓懸置的動(dòng)態(tài)特性研究

優(yōu)越的液壓懸置的動(dòng)態(tài)特性是在很寬的頻帶范圍內(nèi)具有很低的傳遞率，特別是在和系統(tǒng)固有頻率相當(dāng)?shù)念l率附近，要有著小的加速度，避開共振頻率。通過改變液壓懸置的參數(shù)值，諸如靜態(tài)剛度、慣性通道的長(zhǎng)度或截面積，將可以獲得較小的傳遞率。圖2就是通過改變液壓懸置的靜態(tài)剛度，在1319N 預(yù)負(fù)載、激勵(lì)振幅0.1mm 的條件下得到的傳遞率圖。從圖2可以看出，最大值從13（單位比例0.1）降到7，而且在20Hz 以后的頻帶范圍，整個(gè)傳遞率降低了10%，甚至更多。

4 結(jié)束語(yǔ)

該懸置在很寬的頻率范圍內(nèi)具有較低的傳遞率，并可以通過改變其參數(shù)值來(lái)改善其動(dòng)特性，具有很大的發(fā)展前景和廣闊的市場(chǎng)。

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