减振器中液阻悬置节流盘结构分析建模文献综述

 2022-10-30 10:19:38
  1. 文献综述(或调研报告):(4000字以上)
  2. 动力总成悬置系统的功能与理想特性
  3. 动力总成支撑和定位

根据整车空间及减振的需要,发动机被支撑在几个悬置上,在发动机本身振动和外界作用驱动下,发动机和底盘之间存在着相对运动。因此,悬置系统具有控制发动机相对运动和位移的功能,使发动机始终保持在相对稳定和正确的位置上,而不能让发动机在各方向运动中与底盘、车身上的零件发生干涉或者触碰。

  1. 隔离振动

除了对动力总成起到支撑和定位作用外,悬置系统的主要功能就是隔离来自车架结构的不平衡干扰力,对于内燃机来说,主要存在两个基本的动态干扰:由于燃料在汽缸中爆燃产生的点火脉冲以及旋转往复运动部件(活塞、连杆、曲柄)导致的惯性力和惯性力矩,这些都将影响发动机的寿命,所以在工作转速范围内发动机运转产生的振动必须通过悬置加以隔离,尽可能降低传递到车身及汽车底盘的高频振动;同时悬置系统隔离由道路不平引起的车轮、悬挂系统的低频振动,避免这一振动向发动机传递而造成发动机振动加剧,以满足车辆运行时的平稳性和舒适性,悬置系统还应保证怠速和停机过程中发动机的稳定性,这就是悬置系统的双向隔振功能。

  1. 保护发动机

车辆在行驶过程中同时承受着动态负荷和冲击负荷,悬置系统具有防止发动机个别部位因承受过大冲击载荷而损坏的作用,例如发动机缸体后端面与飞轮壳的结合面上的弯曲力矩在冲击载荷过高时超过规定的载荷而开裂;车辆在崎岖道路上行驶时,车架的扭曲变形会使发动机承受扭曲应力使发动机局部受到载荷而遭到破坏。布置合理的悬置系统能充分缓冲和抵御外力的冲击,保护发动机。

  1. 理想特性

汽车动力总成受到的主要激励有:发动机往复不平衡惯性力主谐量的激励,频率范围为30~250Hz,振幅较小,习惯上称其为高频小振幅激励;怠速不平衡扭矩主谐量的激励,频率一般低于30Hz,经过轮胎和悬架系统过滤后的路面激励和瞬时冲击,频率也低于30Hz,后两种激励的幅值较大,习惯上将其称为低频大振幅激励。

结合悬置系统的功能,可以得到悬置系统的理想特性,其中理想悬置的动态刚度如图1中所示:悬置系统具有较高的静刚度以支撑动力总成重量;悬置系统应具有低频(1~30Hz)大阻尼、大刚度以衰减由于输出扭矩的波动和由于汽车加速(或者制动)而引起的动力总成大振幅振动,衰减因路面激励而引起的动力总成的低频振动;悬置系统在高频区域(30Hz以上),应具有小阻尼、小动刚度,以降低振动传递率和提高降噪效果。

图1.理想悬置的动态刚度

  1. 悬置系统的发展过程

20世纪30年代起,橡胶悬置就已经被用来将发动机振动从汽车结构隔离,但更早时候的车辆其实并没有这样的装置,更不必说是作为一个系统而存在,发动机隔振技术也是伴随着汽车技术及汽车工业而发展起来的完整学科,发动机与车身之间的链接介质经历了刚性连接、橡胶衬垫、橡胶悬置、液阻悬置(包括被动、主动液阻悬置)等多个阶段。

早期的汽车由于行驶速度低、制造工艺粗糙,发动机一般直接用螺栓链接再车架上,这样不但连接简单,而且可以利用发动机的缸体起到加强车架强度的作用。但使用中发现由于车架的剧烈振动直接传递给了发动机,使发动机和支撑连接处长期受到交变载荷的作用,造成发动机缸体开裂和发动机支架断裂,后来的工程师在发动机和车架之间加入弹性材料,如皮衬垫、橡胶圈等。随着汽车行驶速度的提高和汽车技术的发展,发动机的振动在汽车整车振动中所占比例越来越大,隔振性能的好坏对汽车的乘坐舒适性的影响越来越明显,人们开始认识到应该尽可能将发动机和车架隔开,橡胶以其低廉的成本和良好的性能成为了发动机支撑最常用的材料,形成了橡胶悬置。之后,由于现代汽车向小型、经济、轻量化和高舒适性发展,使得一般轿车普遍采用发动机前置-前轮驱动方式,且多使用平衡性差的四缸发动机,传统的橡胶悬置无法满足汽车多工况宽频带上的减振降噪效果,1962年GM公司完善了将橡胶弹簧和液压减振机构组成一个整体的思想,试制了世界上第一个液阻悬置。

  1. 液阻悬置的结构与性能介绍(主要为被动悬置)

液阻悬置历经几十年的不断改进和发展,结构形式都有明显不同,性能上也有明显的改进。根据历史发展顺序及结构演变过程,液阻悬置大体可分为三代,图2为三代液阻悬置的典型结构,目前产业化的液阻悬置虽在结构上与表中结构略有不同,但基本可以从中找到三代典型结构的特征,三代液阻悬置的动刚度曲线如图3所示。

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