隔振器
动力装置振动隔离,发动机隔振器功能 发动机隔振器设计要求 振动隔离 发动机隔振器类型 动力装置隔离 CAE 和隔振器 CAE 隔振器支架 NVH 问题 动力装置隔离的发展趋势,发动机 变速器 PTU(分动器) 隔振期 横摇限制杆,动力装置隔离系统,发动机隔振器功能,定位 和支撑动力系统 (刚性) 反馈动力系统输出扭矩 反馈由于起动,转弯,路面冲击,卡车及钢轨载货产生的动力加速和减速力, 屈服,隔离动力装置向车身传递的振动 (平稳) 隔离高频结构噪声 吸收道路和轮胎/车轮产生的汽车振动,发动机隔振器功能,发动机隔振器的安装和 比率原则,选作动力装置振动模型的减振应该被选来解耦动力装置振动模态 弹性和阻尼比率应该低，以便有足够的隔离效果来控制动力系统运动 位置的选择应该允许动力装置在它的自由扭矩转动轴处运动 隔振器应该安装在动力系统振动小的结点处 隔振器应该安装在低车身敏感度结点处 隔振器和其它零件之间的连接装置 - 动力系统 - 车架或者副车架 - 传动轴 - 排气系统,发动机隔振器的安装和 比率原则,振动隔离,隔离区域: 激励频率与固有频率之比必须大于2,空转激励频率通常介于,单自由度振动隔离,最小激励频率发生在发动机空转时. 发动机空转: 600 1000 rpm 发动机大开度节气门: 1000 6000 rpm 例, 对于6缸发动机, 空转转速是 600 rpm, 点火阶次是 3rd 点火频率 所以固有频率应该是 30/3 30/2 = 10 15 Hz 通常, 横向转动模态频率设置在10 12 Hz,振动隔离,振动隔离,1. 横向转动模态频率应该满足相互独立的要求,空转激励频率通常介于,2. 动力装置6个模态的解耦 这6个模态中每个模态都有一定的能量,这样每个模态的能量都需要相互解耦. 这样所有模态之间应该至少有1hz的间隔. 每一种模态的模态能量应该高于85%,3. 隔振器传递率,隔振系统的评价指标,发动机隔振器类型,弹性隔振器,液压隔振器,半主动隔振器,主动隔振器,发动机隔振器类型,发动机隔振器四种类型,标准的隔振系统 (刚度),在低频情况下, 动力装置在突然加速和突然减速,制动,曲线运动或者道路不平时承受冲击激励, 所以刚度要求高. 如果刚度太低, 发动机变形将会很大, 这种变形会损坏其它部件. 在高频情况下, 发动机振动必须被隔离, 所以刚度越低,隔离越好.,标准隔振系统,发动机隔振器类型,标准隔振系统 (阻尼),在低频情况下, 需要阻尼来抑制冲击激励和防止发动机上下运动. 在高频情况下, 为了更好地隔离发动机振动,隔振器要用低阻尼,D = D (频率),标准隔振系统,发动机隔振器类型,弹性隔振器,模型,刚度和阻尼的特征 刚度和阻尼或者同时高或者同时低.,如果同时高, 对冲击隔离有利 对振动隔离有害,如果同时低, 对振动隔离有利 对冲击隔离有害,取舍平衡,发动机隔振器类型,液压发动机隔振器,为什么使用液压隔振器? 小巧l,质量轻, 前轮驱动汽车 较低的空转速度 液压隔振器 有专门的可调装置 驾驶时更加舒适宁静,液压隔振器的好处 隔离冲击时高的阻尼 刚度可以随振动隔离调整,液压发动机隔振器的类型,单口液压隔振器 有惯性通道的液压隔振器 有惯性通道和耦合块的液压隔振器,发动机隔振器类型,耦合的发动机液压隔振器 单口液压隔振器 有惯性通道的液压隔振器,结构 被一块板隔开的两个液体腔室 流通小孔或者惯性通道 (一个液体通道) 橡胶弹性单元 - 来自上腔室 - 橡胶的弹性变形给液体施加压力,将液体挤入流通小孔 增加了额外的刚度 流体 隔板 - 较低的液体腔室,发动机隔振器类型,耦合液压隔振器的动力性能 在低频情况下阻尼大 有利于将发动机振动降低10 Hz左右 在高频情况下刚度大 不利于振动隔离,通常, 液压隔振器刚度比弹性隔振器刚度大,发动机隔振器类型,结构 耦合的隔振器 耦合块 - 薄的刚性平板或者可弯曲的膜片 - 上下腔室之间的浮子,非耦合的发动机液压隔振器 液压隔振器有惯性通道和耦合块,怎样解耦发动机液压隔振器的工作,在低频情况下, 变形量很大. 耦合块下降到底部, 液体流过流通小口或者惯性通道, 就像耦合液压隔振器 在高频情况下, 变形量很小. 液体不经过流通小孔或者惯性通道. 耦合块上下运动.,发动机隔振器类型,优点: 在较低的频率由道路冲击产生大的变形的情况下提供大的阻尼- 对冲击隔离有利, 就像液压隔振器 在较高的频率且产生小变形的情况下降低阻尼- 对振动隔离有利, 就像弹性隔振器,解耦液压隔振器的动力特性,不足: 对于简单的正弦输入有利于振动隔离 不利于叠加的输入, 因为刚度明显增加,发动机隔振器类型,为什么采用发动机主动隔振器?,发动机隔振器要求: 在低频情况下 (20Hz), 发动机隔振器应该有足够的刚度来支撑发动机,并且要有大的阻尼来抑制振动 - 液压隔振器 在高频情况下 (20-200Hz), 隔振器应该是柔韧的以便降低振动- 弹性隔振器,弹性隔振器: 有利于振动隔离 (高频), 但是不利于冲击隔离 (低频) 耦合液压隔振器: 有利于冲击隔离 (低频), 但是不利于振动隔离 (高频) 非耦合液压隔振器: 对冲击和振动隔离都有利, 对单个的频率分布有利, 但是不利于 多频率分布 半主动隔振器: 在低频情况下很好, 但是在高频情况下效率低下,主动隔振器: 任何频率分布都能被控制,发动机隔振器类型,主动隔振器结构,被动隔振器 弹性隔振器 液压隔振器 发电机: - 用来产生反力 非液压执行机构 电磁执行机构 传感器 电子控制器: - 这种控制是封闭环控制 - 反馈控制或者 前反馈控制,优点: 低频是刚度非常大,高频时非常柔韧 提供优良的隔离 允许发动机大幅度振动,不足: 成本 重量 能量 可靠性,发动机隔振器类型,主动隔振器范例: 阿瓦隆主动液压隔振器,动力刚度从350 N/mm降低到 100 N/mm 动力刚度远远小于静力刚度,发动机隔振器类型,ER 液体: ER 液体由悬浮在一个绝缘区域的电介质微粒组成. MR 液体: 由磁悬浮微粒组成 特性:外观上的粘性由于一个实用的导电区域或者力磁区域而显著地改变,电流变 (ER) 液体促动 磁电机-流变(MR) 液体促动 其它: 形成记忆合金, 真空促动,半主动隔振器,发动机隔振器类型,CAE,最优化分析,目的: 确定隔振器比率和位置,6 DOF 模型: 以刚体接地的动力系统,边界条件: 隔振器接地,最优化目标: 解耦 6 个模态, 尤其是横向转动模态 优化模态能量分配 (解耦),输入数据: 动力装置惯性时刻 初始刚度和它的可能范围 初始位置和它的可能范围,CAE,强度分析,为什么要进行强度分析? 隔振器隔振率可能相差 30%, 因为: 制造: 材料差异 几何形状差异 装配差异: 所有差异中最重要的 可能导致 预应力和形状的扭曲变形.,强度分析的步骤,1. 设计实验 (DOE) 拉丁的 超立方体采样 (LHS) 或者Taguchis 方法 直角排列表格 2. CAE 有限元分析)模拟 3. 建立模型 E-MARS (增强的多元适应性的衰退齿条),CAE,隔振器建模,液压隔振器离散建模,集成流体建模框图.,A simplified mechanical model with 4DOF proposed to describe the higher frequency dynamics.,CAE,隔振器 FE 建模,Li-Rong Wang 2005-01-2408,ShangGuan, 2003-01-1462,一些零件可以通过有限元方法模拟,隔振器支架问题,隔振器两侧的支架必须有足够的刚度,通常支架的第一固有频率 500Hz,支架刚度不足导致 隔离损失 共振和振鸣声,隔振器支架问题,Whistle,Whistle 是隔振器支架上的一种常见的噪声 增加支架刚度或者 加装阻尼器 可以降低 whistle噪声,液压隔振器卡嗒声,隔振器其它的 NVH 问题,4 poster shaker,当汽车行驶中缓冲时，有时能听见卡嗒声. 汽车在 4 poster shaker上测试 来辨识隔振器卡嗒声. 卡嗒声由内部零件的撞击产生.,PP 隔离的发展趋势,A 子框架前梁 (散热器支撑) B 扭矩杆前梁 C 操作梁 D 后主动扭矩杆 E 前主动扭矩杆 F RHS发动机隔振器 G LHS 发动机隔振器,1. 主动隔振器和横摇限制杆 (扭矩压杆),主动扭矩压杆,主动扭矩压杆 (横摇限制杆) 用来减小柴油机的空转振动,PP 隔离的发展趋势,2. 强度分析,主动隔振器强度的P-图表,PP 隔离的发展趋势,3. 最优化分析,
