技术篇《汽车悬置那点事》
《汽车悬置那点事》
一、发动机隔振概述
汽车本身是一个具有质量、弹性和阻尼的振动系统，由于汽车内部各部分的固有频率不同，汽车在行驶中常因路面不平，车速和运动方向的变化，车轮、发动机和传动系统的不平衡等各种外部和内部的激励作用而极易产生整车和局部的强烈振动。其中发动机是汽车最重要的振源之一，由它产生的振动如果得不到好的控制，会引起车身钣金件与车架相连的其他零件等产生振动和噪声，同时还要影响汽车的操纵稳定性和平顺性，使乘员产生不舒服和疲惫的感觉，严重时甚至损坏汽车的零部件，大大缩短汽车的使用寿命。汽车的高速化和自身的轻量化得到了提高，但同时也使得振动问题日益突出，而人们对汽车的舒适性要求越来越高。良好的平顺性和低噪声是汽车的一个重要标志，因而发动机悬置系统的设计受到了广泛的重视，如何更有效的进行隔振已成为汽车设计的重要要求。发动机隔振是指在发动机与车架之间插入较柔软的元件（称为发动机悬置），从而使二者之间的力的传递得到衰减。
二、振源
1、内振源(24Hz以上）：由于燃烧脉动、活塞和连杆的运动产生的不平衡力 和力矩。
2、外振源（1～20Hz）：不平的道路和传动系。
3、内外振源同时作用。
三、悬置系统的作用
1. 支撑作用
发动机悬置是一个支承元件。它必须能承受发动机总成的质量，使其不至于产生过大的静位移而影响工作。
2．限位作用
发动机在受到各种干扰力（如制动、加速、或其它动载荷）作用的情况下，悬置应能有效的限制其最大位移，以避免发生与相邻零件的碰撞与干涉，确保发动机能正常工作。
3．隔振作用
悬置是底盘与发动机之间的连接件，它应具有良好的隔振作用。一方面，它要阻止作为振源的发动机向车架传递振动力，这类隔振形式称为积极隔振；另一方面，发动机悬置必须阻止路面不平激励等传给发动机的振动和冲击，这类隔振形式称为消极隔振。可见发动机悬置必须起到双重隔振的作用。
从隔振角度来说，希望悬置是越软越好，以期将振动隔离到最小；而从支承和限位角度来说，考虑到空间结构的紧凑性和有限性，又希望悬置越硬越好，最好将发动机固定不动。此二者是一个矛盾体，因此在悬置设计中如何最优化选取悬置刚度是一个极为重要的问题。同时，为了使振动得到迅速衰减，发动机悬置还应具有适当的的阻尼，这是发动机悬置的另一个要求。
四、悬置样式
1、橡胶悬置
天然橡胶(NR或者NR SBR)综合的物理机械性能较好，具有良好的消音、隔振及缓冲能力，能耐一定的温度、性能稳定，制造方便、易于制成所需形状，单位面积的承载能力大以及使用寿命长等
2、液压悬置
相比于橡胶悬置，液力悬置具有良好的动特性，它能满足汽车不同的减振降噪要求：在低频大振幅时有较大的阻尼，可有效衰减汽车振动；在高频小振幅时又具有较低的动刚度，可以减小振动。
五、自由度和耦合
模态是振动系统的一种固有振动特性，模态一般包含频率、振型、阻尼。
为了便于对模态进行称呼，就以模态频率的大小进行排队，这种排队的顺序往往就是所谓的“阶”
动力总成在一个自由度上的自由振动独立于另一个自由度上的自由振动，说明这两个自由度的振动时解耦的。发动机悬置系统实际上具有六个自由度，并且互为耦合。耦合的作用使发动机振动互相激励而加大，振动频率范围变宽，这样要想达到隔振效果，就需要更软的悬置，这样很难保证动力总成与周边零件的动态干涉问题。同时也影响到悬置系统的疲劳耐久寿命。
六、悬置系统弹性中心
作用于被支撑物上的一个任意外力，如果通过弹性支撑系统的弹性中心，被支撑物只会发生平移运动，而不发生转动。反之耦合。
一个外力矩绕弹性中心主轴线作用于被支撑物，该物体只会发生转动而不发生平移，反之耦合。
悬置系统的弹性中心是由悬置的刚度和几何特性决定的。
七、悬置系统布置
1、扭矩轴三点悬
将左右悬置布置在扭矩轴上，并且动力总成质量完全由两个悬置承担。
发动机悬置往往容易布置在扭矩轴上，但是变速器悬置却很难，往往将变速器悬置布置在扭矩轴的上方。
2、扭矩轴四点悬
将左右悬置布置在扭矩轴上，扭矩由两个悬置承担，其中一个悬置受力减小，减小了设计难度。由于前后悬置连线可能不能通过质心，这样会导致一个悬置有预载，这样会出现耦合问题。
3、扭矩轴聚集悬置系统
悬置切向可用于扭转隔振； 由于悬置距离曲轴较远，该系统便于发动机扭转位移控制。 弹性中心需相交于扭矩轴，两个发动机悬置必须分开的足够远。为避开周边附件，发动机悬置也需分开较远。而连接支架过长，支架疲劳耐久性降低。
八、NVH
NVH是指Noise(噪声),Vibration(振动)和Harshness(声振粗糙度),由于以上三者在汽车等机械振动中是同时出现且密不可分,因此常把它们放在一起进行研究。声振粗糙度是指噪声和振动的品质，是描述人体对振动和噪声的主观感觉，不能直接用客观测量方法来度量。由于声振粗糙描述的是振动和噪声使人不舒适的感觉，因此有人称Harshness为不平顺性。又因为声振粗糙度经常用来描述冲击激励产生的使人极不舒适的瞬态响应，因此也有人称Harshness为冲击特性。
九、悬置设计
悬置静态曲线分为5个区域：两个非线性区、两个过渡区、一个线性区。线性区根据解耦计算得出刚度值得出，非线性区为动力总成限位得出。
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