发动机橡胶悬置系统的仿真分析.pdf

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1、第25卷第1期广西科技大学学报V01．25No．12014年3月GUANGXIUNIVERSITY0FSCIENCEANDTECHN0L0GYMar．2014文章编号1004．6410(2014)01—0094—04发动机橡胶悬置系统的仿真分析李密密a9向宇一，陆静a,b(广西科技大学a．汽车与交通学院，b．广西汽车零部件与整车技术重点实验室，广西柳州545006)摘要：应用虚拟样机技术，将发动机动力总成视为刚体，用衬套模拟橡胶悬置元件，采用CAE软件ADAMS建立了某发动机橡胶悬置系统的动力学仿真模型．通过系统固有频率的比较，证明了所建仿真模型的可靠性

2、，并采用该模型分析了发动机橡胶悬置系统能量分布情况．关键词：ADAMS；发动机；橡胶悬置系统；仿真中图分类号：TH133文献标志码：A0引言发动机橡胶悬置系统是由发动机动力总成(发动机、离合器、变速箱)以及橡胶悬置元件组成．发动机动力总成通过橡胶悬置元件与车架或车身连接[1-3]，发动机的振动通过橡胶悬置系统传递给车身。并通过车厢壁板的振动产生辐射噪声H]．所以发动机橡胶悬置系统隔振性能的好坏直接影响了汽车NVH性能的优劣．优良的发动机橡胶悬置系统可以减少车身的振动和车内的噪声，提高车辆的乘坐舒适性和平顺性[6-7]．本文建立了某卡车发动机橡胶悬置系统的

3、动力学模型，应用ADAMS动力学仿真分析软件分析了发动机橡胶悬置系统的固有频率、解耦率．通过与厂家的实验值进行对比，验证了所建仿真模型的正确性．本文的方法和计算结果，可为该车型发动机橡胶悬置系统的优化设计提供理论基础．1发动机动力总成橡胶悬置系统的理论基础将发动机动力总成看作是拥有4个多向空间弹性的橡胶悬置元件的自由空间的刚体，其动力学模型如图1所示．发动机动力总成橡胶悬置系统坐标系OXYZ如图1所示．动力总成质心0为坐标系的原点，Z轴穿过质心且竖直向上(垂向)，X轴平行于曲轴的中心线且指向变速箱一侧(横向)，l，轴的方向是通过右手法则来判定(纵向)．动

4、力总成绕，Y及轴转动的角度则分别设定为OL，及．图1发动机动力总成悬置系统的力学模型计算橡胶悬置系统的固有频率时。阻尼可以忽略不计．因此只需计算系统无阻尼自由振动时的情况．忽略阻尼，悬置系统的振动微分方程为：+；F(￡)(1)式中，M为系统质量矩阵；为系统刚度矩阵；口为6个广义坐标列向量，g=[，Y，，，0y，]；F()为系收稿日期：2Ol3一lO．29基金项目：广西汽车零部件与整车技术重点实验室开放基金项目(2012KFZD01)资助通信作者：向宇，教授，博士，研究方向：振动与操声控制，E—mail：xia“gu@126．corn．第1期李密密等：发动

5、机橡胶悬置系统的仿真分析95统所受激励力向量，自由振动时设为0．设上式的解为：q=qosin(wt+~)(2)(2)式求导，得：牙=一2q0sin(￡+)(3)代人(1)式，则可得：(k-oj2M)qo=O(4)以上方程存在非零解的条件为：Jk—a,2MI=0(5)其中，为刚度系数，对式(5)进行计算，其解即为动力总成悬置系统的固有频率．由式f=w／2'rr~P可得悬置系统的固有频率．再将得到的特征值代回式(4)，就可以得到悬置系统的固有振型．2发动机动力总成橡胶悬置系统仿真模型的建立2．1仿真模型的假设所建立的悬置仿真模型对发动机动力总成悬置系统进行了

6、以下的假设及简化：①把橡胶悬置当作是具有平动刚度的三维空间内的粘性弹簧，采用衬套进行模拟仿真；②因为发动机刚性很大．加载时变形很小，基本可以忽略不计．把发动机动力总成看作是刚体．2．2仿真模型的参数所研究的发动机动力总成橡胶悬置系的参数是由发动机悬置厂家测量提供的，如下表l～表4所示．表l悬置的位置坐标mm96广西科技大学学报第25卷2．3建立仿真模型在ADAMS／View界面，发动机动力总成简化为刚体，各个悬置元件分别由具有三向弹性的衬套来表示E8-9]．定义悬置系统坐标系：以发动机飞轮后端盖面、曲轴中心线的交点为坐标原点，以自由端向飞轮端的指向为轴正

7、向，右手定则确定l，向．建立动力总成悬置系统的模型如图2所示．在ADAMS软件中，设置各构件的质量、质心位置、约束关系、惯性矩阵等参数，用ADAMS／View中的bushing(衬套)来模拟橡胶悬置，建立了发动机动力总成图2发动机动力总成悬置系统的仿真分析模型悬置系统的仿真分析模型．值得注意的是。bushing不仅在空间里具有三向垂直的刚度与阻尼特性，而且还有分别绕这3个方向的扭转刚度与扭转阻尼．为了使bushing能够作为空间三向垂直的弹簧、阻尼元件，需要在设置属性时将其扭转刚度与扭转阻尼参数设置为0．2．4前六阶固有频率和能量分布分析为了验证本文所建

8、立模型的正确性，表5动力总成悬置系统的振动频率的比较Hz计算发动机动力总成橡胶悬