动力总成液力悬置的动特性仿真

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1、维普资讯http://www.cqvip.comP，f6【r蜷期汽车工程94O3O动力总成液力悬置的动特性仿真吉林工业大学圈宋觯占r、(摘要)：本文建立了带惯性通道的解耦盘一膜式涟力悬置动特性的力学模型和数学模型，对其动特性的表征参数如动刚度、滞后角和力传递率等进行了仿真计算，与试验相比，二者吻合良好。此外还分析了模型参数对动特性的影响。本文为此类液力悬置动特性的设计计算提■供了理论依据。叙词：汽车动力总成液力悬置动特性仿真—一，————一，———一—一I前言有效双向隔离发动机与车体之间的振动是汽车的一项重要设计技

2、术。特别是中高级以下轿车，绝大多数采用发动机前置前驱动型式，发动机又多采用平衡性差的四缸机，动力总成的隔振问题尤为突出传统的动力总成隔振元件——橡胶悬置，不能在路面和车轮(不平衡和失圆)激起发动机颠振(动力总成悬置系统上下方向振动占优势的共振)时以及在怠速转矩的低阶(0．5阶、l阶)谐波(特别是柴油机)激起发动机在悬置上共振时提供较大阻尼，以有效抑制发动机这种低频大振幅的振动，致使车内振动较大，乘坐舒适性较差；发动机在中高速运转时，橡胶悬置在高频小振幅条件下动刚度又显得过高，从而不利于车内噪声的降低。液力悬置是在橡

3、胶悬置内封装有液体并借液力特性来改善橡胶悬置动特性的新型隔振元件由于液力悬置在低频大振幅时有较大的阻尼(滞后角达加。～50。以上，普通橡胶悬置滞后角通常小于10。)，可有效衰减汽车振动，在高频小振幅时具有较低的动刚度，可降低车内噪声，特别是降低车腔共鸣声(1]鉴于液力悬置性能优良，结构简单、紧凑，自从它作为动力总成悬置于1980年前后在轿车上出现以来，国际上各大汽车公司和一些专业橡胶制品厂竞相开发液力悬置产品，其特性不断完善(2-4】目前液力悬置的应用，不仅在轿车上日益广泛，而且正在向其它车型普及。不久的将来，液力

4、悬置取代动力总成橡胶悬置是汽车技术发展的必然趋势”。国产奥迪10o轿车采用了动力总成液力悬置。它具有性能较好的带惯性通道的解耦盘一膜式结构。在现有文献中尚未见深人分析其动特性的计算模型。本文旨在建立该液力悬置的力学模型和数学模型，提出经试验验证的仿真计算方法，讨论模型参数对动特性的影响。2力学模型奥迪10o轿车动力总成液力悬置结构如图l所示。悬置内充满液体．惯性通道体6,7和橡胶膜3将液腔分隔为上液室A和下液室，两室之间由惯性通道D连通橡胶膜3具有原稿收到日期为1993年5月24日，修改稿收到日期为1993年8月1

5、6日。维普资讯http://www.cqvip.coml94汽车工程1994年(第l6卷)第4期硬型变剐度特性，橡胶底膜8与底5之间形成空气室C与大气相通。当液力悬置的连接螺杆I相对于底座5沿轴向(z向)作低频大振幅振动时，上室液体受泵动产生较大的液压波动，上室体积发生较大的变化(虽然有橡胶膜3的z向弹性变形和上室的体积弹性阻碍此体积变化)，液体经惯性通道D在上下室之间流动产生液路阻尼；圆弧形惯性通道内的液柱在振动过程中有惯性阻尼效果，从而大大增加了悬置阻尼。当液力悬置沿z向作高频小振幅振动时，橡胶膜3在低刚度区顺

6、畅的弹性变形抑制了上室的体积变化使上室液压波动很小，液体在上下室间的流动很少，从而抑制了惯性通道中液柱振动引起的动态硬化，降低了动刚度。l——连接螺杆；2——限位档盘；3——橡腔膜；4——盘状支承圈；5——底座，6——下惯性聂道体；7——上惯性通道体，8——橼腔底膜；9——橡腔主簧座；lO——橡胶主黄；n——杯形骨架图l带惯性通道的解耦盘一膜式液力悬置结构图KA=式中：A为液力悬置上端泵液等图2液力悬置力学模型效活塞面积；k为惯性通道体不动时上室的体积刚度。即k=dP／dVN／mm——橡胶膜支承惯性通道体的等效刚度

7、，N,tmmK=，／a)式中：A为惯性通道体承受液压的等效面积：k为橡胶膜刚度。——橡胶膜的等效阻尼N·$fll~itlx=／．4dc式中：c为檬胶膜阻尼。——惯性通道内液柱等效质量k窖=，／．4。式中：A。为惯性通道截面积；m为惯性通道内液柱质量m。=pAL，式中：p为液体密度；L为惯性通道长度。c——液体流经惯性通道的等效阻尼N·s位mc=／a)2式中：c为流经惯性通道的阻尼。M——惯性通道体(含通道内液体)质量M的等效质量kgM=／A)MKB——下液室B的等效刚度NlmlnJ=A；k式中：k为下液室口的体积刚

8、度。图2中的F为悬置上端激振力，凡为下端(固定端)的传递力。3数学模型维普资讯http://www.cqvip.com1994年(第l6卷)第4期汽车工程·195液力悬置动特性可用不同参数表征。这些参数为复刚度K，动刚度，滞后角0和力传递率，。当悬置上端为谐波输人时，复刚度为输人力与输人端位移之比：K=F／Z(1)力传递率为液力悬置下端对基础的输出力幅值与输