新材料和新技术在动力总成悬置开发中的应用

新材料和新技术在动力总成悬置开发中的应用新材料和新技术在动力总成悬置开发中的应用悬置系统设计：■发动机点火激励引起的振动■发动机工作过程中其自身产生的往复不平衡惯性力■冷却系统、进排气系统等引起的振动■路面不平引起的振动■其它运动部件引起的振动■降低动力总成振动向车身的传递■衰减由于路面激励引起的动力总成振动■控制动力总成位移和转角■悬置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0.717倍■动力总成悬置系统的最低阶固有振动频率应大于发动机怠速0.5阶激振频率■尽可能多的实现各自由度间的解耦■动力总成在诸如汽车起步、制动、转向的特殊工况下位移值不能超过允许取值■悬置系统具有较高的静刚度，以支承动力总成重量。■悬置系统应具有低频（1～50HZ）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，以及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（50HZ~60Hz），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■耐高低温性能（-40°C~120°C）■良好的耐久性能以及位移控制常规悬置结构类型及特点：●悬置的结构特点、性能与发展发展历史■20世纪初开始应用橡胶悬置■思想源于二十世纪40年代。1962年，GM公司的RichardRasmussen等人完善了这种思想，并试制了世界上第一个液压悬置■1979年，AUDI公司率先在AUDI五缸Otto发动机上应用液压悬置■1984年，日本Mitsubishi公司率先在Galant轿车上应用了电控节流孔开度的液压悬置，这是世界上第一批半主动液压悬置■1985年，GM公司规定在所有的A型和K型车上，无论四缸发动机还是六缸发动机，全部采用液压悬置，这标志着液压悬置的应用在美国开始普及■自1985年以来，发表了大量有关半主动式、主动式液压悬置研究与应用方面的文献●常规橡胶悬置■橡胶主簧由炭黑填充天然橡胶制作■支架由铸钢、钣金、铸铝或者锻铝制作■耐久性能高■怠速隔振和低频隔振较好；■高频（200Hz)硬化，导致隔振变差；■动静比（1.2~2.5）■阻尼角（2~15°）●液压悬置——粘弹阻尼悬置■上、下液室之间只有小孔（或惯性通道）连接■靠液体流过小孔的节流阻尼来衰减发动机振动■大阻尼特性在低频时可以控制发动机振动的位移■高频时会恶化隔振效果●液压悬置——惯性通道-解耦盘液压悬置■在惯性通道式液压悬置的基础上增加了解耦盘或者解耦膜结构■在高频小振幅激励下具有小阻尼、小刚度的特点，用于隔振■在低频大振幅激励下具有大阻尼、大刚度的特点，用于衰减路面激励●液压悬置——惯性通道-解耦盘-节流盘型液压悬置■在第二代基础上增加节流盘■提高了液压悬置高频动态硬化频率，使它在很宽的振动频率范围内都具有良好的隔振性能●液压悬置■三代液压悬置比较●液压悬置——衬套式■用于动力总成支承的液压衬套■类似于惯性通道型的液压悬置，下液室为工作室，上液室为液体的密封室■由于体积较小，在其中加入解耦膜/板结构比较困难●液压悬置——衬套式■类似于用于悬架的液压衬套■无解耦机构半主动悬置结构类型及特点：●半主动液压悬置■改变液体流向●半主动液压悬置■单双流道开关机理惯性通道数目的改变，可以改变滞后角出现峰值时的频率，对其尺寸的改变，还可以达到改变动刚度和阻尼大小的目的。●半主动液压悬置■空气弹簧原理在怠速工况，螺线圈开，空气允许通大气，振动膜变软，刚度减小；在行驶工况，螺线圈关，在振动膜下面形成空气弹簧，振动膜变硬，阻尼加大。尼龙材料在悬置中的应用：■强度较高，在常温下的强度（200MPa)超过铝压铸零件；高温下可通过加强结构达到与铝相当的强度■耐环境、耐腐蚀性强■工作温度范围完全满足悬置（-40~120°C）的工作范；■可节省大约30~50%的重量■结构阻尼超过金属支架，共振时振幅较小■价格基本上与铝支架相当■与橡胶直接硫化，减少了悬置子零件，降低成本■省去金属外管，减少了很多表面处理工艺，降低了对环境的污染●填充过程分析●玻纤方向分析●流动前沿温度●保压切换点压力●翘曲（总体变形）●锁模力与气孔●模态分析●强度分析●疲劳及安全系数分析硅胶悬置：■由于悬置系统布局限制，使得悬置不能避开热源（如离排气系统热段很近）使得工作温度从普通温度范围（120°C）上升到（170°C）■悬置系统的设计要求希望悬置在温度波动时性能相对稳定■希望悬置能在较宽的温度范围内具有良好的耐久性■希望悬置具有较好的强度■希望橡胶的阻尼相对小、动静比相对较低■希望耐臭氧及环境性能较好■更宽的工作温度范围（-60℃～300℃），包括性能和强度温度都相对不敏感■较好的耐臭氧特性和生物惰性，使零件不易因氧化失效，且使用过程中不释放对人体有害的物质■机械强度相对较差■价格远高于天然橡胶■硅胶主簧承载力较小，仅为线性段载荷■天然橡胶撞块强度好■硅胶主簧耐高温，性能和强度较好■整体耐久性不影响■价格稍贵■硅胶悬置为主簧和撞块分体设计■硅胶悬置的温度部分被隔热罩隔离■高温时与天然橡胶悬置疲劳相对■高温时性能更优空气悬置：■有效工作腔体积■等效活塞面积■惯性通道直径■静态液室压力■低频性能同普通空气悬置■高频时动刚度硬化效果介于带解耦的液压悬置和橡胶悬置之间■Fail-safe■在垂直方向和径向可调■静刚度低■隔振好■限位设计容易■成本低■耐久性能好●15~20°阻尼角●宽的高阻尼角范围●NVH性能比液压悬置稍差，但远好于普通橡胶悬置