懸置膠墊剛度變化對發(fā)動機隔振效率的影響研究

曹桐軍++趙靜++邱帥迪++周尚增++李樹龍

摘 要：文章論述了汽車發(fā)動機懸置膠墊剛度優(yōu)化設(shè)計在整車振動的重要性。闡述了汽車發(fā)動機懸置的功用、組成及分類，并對汽車發(fā)動機懸置的設(shè)計計算進行說明；發(fā)動機是整車車體內(nèi)部的主要振動源，同時汽車在運行時還要受到外部各種激振源的激發(fā)振動作用，因此設(shè)置發(fā)動機懸置系統(tǒng)，可以把發(fā)動機傳遞到支承系統(tǒng)的振動減小到最小限度，以減少發(fā)動機振動對于整車振動影響，對于汽車運行的安全和舒適都有重要的作用。文章針對發(fā)動機懸置設(shè)計過程中對影響發(fā)動機隔振的膠墊剛度進行研究，為規(guī)范、科學(xué)和高效率地設(shè)計發(fā)動機懸置和發(fā)動機懸置膠墊剛度提供一個依據(jù)。文章以理論計算為指導(dǎo)，以試驗驗證為基準，使發(fā)動機懸置系統(tǒng)符合減振要求。

關(guān)鍵詞：發(fā)動機懸置；振動；膠墊剛度；優(yōu)化設(shè)計

中圖分類號：TU463.631 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2016）24-0011-03

1 發(fā)動機懸置的功用、組成及布置形式

1.1 發(fā)動機懸置的功用

發(fā)動機懸置能充分地隔離由發(fā)動機產(chǎn)生的振動向車架及駕駛室傳遞，降低振動噪聲；能充分地隔離由于路面不平產(chǎn)生的通過懸置而傳向發(fā)動機的振動，降低振動噪聲；增加駕駛室乘員的舒適性；保證發(fā)動機機體與飛輪殼的連接面彎矩不超過發(fā)動機廠家的理論設(shè)計值。

1.2 發(fā)動機懸置的組成

發(fā)動機懸置主要有發(fā)動機前懸置和發(fā)動機后懸置或變速箱懸置組成；其中每處懸置基本上由支架、連接板、膠墊和連接螺栓等組成。

1.3 發(fā)動機懸置的布置形式

為了適應(yīng)不同發(fā)動機和不同車型的需要，發(fā)動機的布置形式由懸置點數(shù)受動力總成的長度、質(zhì)量、用途和安裝方式影響，一般采用3、4點懸置系統(tǒng)；由于4點式懸置的穩(wěn)定性好、能克服較大的轉(zhuǎn)矩反作用力，減振和降低噪聲效果較好，因此應(yīng)用最為普遍。4點布置形式又可分為平置式、斜置式和斜置平置組合式。

3 通過懸置系統(tǒng)的力學(xué)模型計算出某車型的懸置軟 墊振動隔振率

確定現(xiàn)有車型發(fā)動機前后懸置的布置形式，以及發(fā)動機懸置膠墊剛度，整個力學(xué)系統(tǒng)的各項參數(shù)，可以根據(jù)發(fā)動機懸置系統(tǒng)的力學(xué)模型來計算發(fā)動機前后懸置軟墊振動隔振率。

3.1 發(fā)動機懸置力學(xué)模型的建立

現(xiàn)對我公司某款車型的發(fā)動機懸置系統(tǒng)建立數(shù)學(xué)模型計算表格，見表1。

通過輸入?yún)?shù)，利用發(fā)動機懸置力學(xué)模型的公式經(jīng)過計算可以得到以下數(shù)據(jù)，見表2。

從以上表格數(shù)據(jù)中可以明顯的看出發(fā)動機前后懸置膠墊振動隔振率數(shù)據(jù)分別為77.95%和58.75%，通過理論計算數(shù)據(jù)可以說明發(fā)動機前后懸置膠墊振動的隔振率較差有待提高，所以可以通過改變發(fā)動機懸置膠墊剛度來增加整個系統(tǒng)的隔振率。

3.2 對某車型膠墊剛度改變后計算懸置軟墊隔振率

3.2.1 設(shè)計變量

為提高發(fā)動機懸置膠墊的隔振效果，根據(jù)帥鈴Ⅱ產(chǎn)品開發(fā)過程中經(jīng)驗，在現(xiàn)在前后懸置膠墊剛度的基礎(chǔ)上將前后發(fā)動機懸置軟墊剛度均下調(diào)30%，在滿足整個發(fā)動機懸置系統(tǒng)的性能的前提下，對整個系統(tǒng)進行計算。

3.2.2 優(yōu)化膠墊剛度后發(fā)動機懸置力學(xué)模型的建立

現(xiàn)對優(yōu)化膠墊剛度后的發(fā)動機懸置系統(tǒng)建立數(shù)學(xué)模型計算表格，見表3。

通過輸入?yún)?shù)，利用發(fā)動機懸置力學(xué)模型的公式經(jīng)過計算可以得到以下數(shù)據(jù)，見表4。

從以上表格數(shù)據(jù)中可以明顯的看出發(fā)動機前后懸置膠墊剛度優(yōu)化以后，發(fā)動機前后膠墊振動隔振率數(shù)據(jù)分別為85.52%和74.31%，通過優(yōu)化前后的數(shù)據(jù)對比可以明顯的看出發(fā)動機前后懸置膠墊剛度優(yōu)化后，發(fā)動機前后懸置振動的隔振率有明顯提高。

3.3 通過實際測量對比某車型改進前后座椅振動情況

3.3.1 改進前此車型座椅振動情況測試

為得到更加直觀的改進效果，將改進前后的座椅振動情況進行實際測量。首先對改進前的車型座椅振動情況進行實際測量，如圖2所示。

圖2可以看出：駕駛室座椅在發(fā)動機額定轉(zhuǎn)速下的11.17 Hz下的Z向振動峰值為0.04 g，此狀態(tài)下駕駛室振動異常強烈，給乘員帶來不適的的感覺。

3.3.2 改進后此車型座椅振動情況測試

現(xiàn)在對發(fā)動機懸置膠墊剛度改進后的車型座椅振動情

進行實際測量，如圖3所示。

如圖3可以看出：駕駛室座椅在發(fā)動機額定轉(zhuǎn)速下的10.88 Hz處有Z向振動峰值，但峰值已經(jīng)下降到到0.004 g，遠遠小于原始狀態(tài)下的0.04 g，同時通過主觀感覺已經(jīng)感受不到此轉(zhuǎn)速下的異常振動。

從以上改進結(jié)果可以看出，改變發(fā)動機懸置膠墊剛度對整車的振動起到了一定的作用，但是發(fā)動機振動只是影響整車振動的一部分，要想更好減小整車振動還需要系統(tǒng)考慮整車的情況。

4 結(jié) 語

本論文通過對發(fā)動機懸置膠墊的研究，并對其建立發(fā)動機懸置膠墊計算的數(shù)學(xué)模型。在設(shè)計過程中，借助發(fā)動機懸置設(shè)計的數(shù)學(xué)模型其進行校核和優(yōu)化，通過對懸置膠墊的剛度的變化減小了整車的振動，提高了整車的舒適性，達到了改進的目的。

在本次設(shè)計中，借助了發(fā)動機懸置設(shè)計過程中數(shù)學(xué)模型，通過對各個參數(shù)的計算，優(yōu)化膠墊剛度的數(shù)值，可以理論的得出改進后發(fā)動機懸置的隔振效率，在通過實際的測量可以很直觀的得出改進后車輛的振動情況，從而能更加合理的提高整車的舒適性能。

參考文獻：

[1] 劉惟信.汽車設(shè)計[M].北京：清華大學(xué)出版社，2001.

[2] 史文庫，林逸.發(fā)動機懸置支承在彈性基礎(chǔ)上的隔振特性分析[J].汽車 技術(shù)，1998，（7）.

[3] 孫蓓蓓，張啟軍，孫慶鴻，等.汽車發(fā)動機懸置系統(tǒng)解耦方法研究[J].振動 工程學(xué)報，1994，（3）.

[4] 陳家瑞.汽車構(gòu)造[M].北京：機械工業(yè)出版社，2009.

[5] 余志生.汽車理論[M].北京：清華大學(xué)出版社，2009.