發(fā)動機懸置系統(tǒng)

1、發(fā)動機懸置系統(tǒng),?什么是發(fā)動機懸置？?發(fā)動機懸置的作用？?關(guān)于發(fā)動機懸置的布置?關(guān)于發(fā)動機懸置的方式?關(guān)于主要振動問題的對策,內(nèi)　　容,?支撐動力裝置 (發(fā)動機＋變速器）的　重量、　抑制由于包括內(nèi)部反作用力的外力造成的對　動力裝置的動態(tài)位移、　防止來自發(fā)動機等處的起振力向車身　振動傳遞　是一種緩沖系統(tǒng)。,什么是發(fā)動機懸置？,發(fā)動機懸置要素的具體實例1/3,切餅型,?在３個方向的彈簧上、　壓縮方向的彈簧系數(shù)高

2、、　切斷方向的彈簧系數(shù)低、　設(shè)置安裝傾角、通過調(diào)整壓縮方向與切斷方向的貢獻　比例、可以設(shè)定各方向的彈簧系數(shù)。,,,,,,,,,,,,,發(fā)動機懸置要素的具體實例 2/3,圓筒型,?在３個方向的彈簧上、　圓周方向為壓縮方向、彈簧系數(shù)高、　軸方向及旋轉(zhuǎn)方向為切斷方向、　彈簧系數(shù)低。,發(fā)動機懸置要素的具體實例 3/3,發(fā)動機懸置的主要作用有一下3點：?、僦沃亓浚ㄖ亓糠謸裕、谝种苿討B(tài)位移（搭載性）?、劢档驼駝觽鬟f（防振性）

3、,發(fā)動機懸置的作用,由于發(fā)動機懸置是通過介入彈性體來支撐動力裝置的重量、對于分擔的重量、懸置需要具備能夠在充分的線形區(qū)域進行支撐的靜態(tài)彈簧系數(shù)。,發(fā)動機懸置的作用①重量分擔性　1/2,,,,,,,,Ｋ,x,F,F,x,限位器,靜態(tài)狀態(tài),,,,動態(tài)　 　　狀態(tài),為了防止因動力裝置的重量而導致的靜態(tài)位移、在荷重以外的方向發(fā)生、需要設(shè)定各懸置位置及彈簧系數(shù)。即要通過懸置位置彈簧系數(shù)所確定的彈性軸的重心。,發(fā)動機懸置的作用①重量

4、分擔性　2/2,動力裝置會因驅(qū)動反作用力、操縱以及路面干擾伴隨的車輛舉動變化、而產(chǎn)生支撐重量所伴隨態(tài)位移、以及動態(tài)位移。為了避免與周邊零件的干涉、需要對這些動態(tài)位移進行控制。,發(fā)動機懸置的作用②搭載性　1/2,,,F,x,限位器,靜態(tài)狀態(tài),,,,動態(tài)　 　　狀態(tài),支撐重量所伴隨的靜態(tài)位移一般是指向上下方向的、而動態(tài)位移根據(jù)外力要因的不同，方向是不一樣的。,發(fā)動機懸置的作用②搭載性?。?3,,,,,,重量支撐,驅(qū)動反作用力

5、,路面干擾,操縱性,,靜態(tài),位移要因,動態(tài),動態(tài),動態(tài),上下,左右,前后,滾動,顛簸,搖擺,,,,,,,,,對于動態(tài)位移、發(fā)動機懸置的作用上具有兩面性的要求、從振動傳遞方面是允許、從穩(wěn)定性方面是控制。,發(fā)動機懸置的作用②搭載性?。?3,動力裝置與發(fā)動機懸置、在動力裝置的質(zhì)量和懸置絕緣體（insulator）的彈簧剛性作用下、形成1個振動系統(tǒng)。,發(fā)動機懸置的作用③防振性　1/6,動力裝置的慣性質(zhì)量,發(fā)動機懸置系統(tǒng)的　綜合彈簧剛性

6、　　　　　　　　　　　綜合衰減系數(shù),,?受到懸置的彈簧特性與　懸置布置的影響,輸入頻率和振動系統(tǒng)的固有值、將決定之后的振動傳遞特性。,發(fā)動機懸置的作用③防振性　2/6,發(fā)動機懸置系統(tǒng)的振動形態(tài)與ＮVＨ項目,動力裝置-發(fā)動機懸置形成的振動系統(tǒng)的固有值影響著輸出的傳遞性能。,發(fā)動機懸置的作用③防振性　3/6,根據(jù)這樣的關(guān)系來選定發(fā)動機懸置系統(tǒng)的彈簧剛性和布置,發(fā)動機懸置の役割③防振性　４/６,探討實例(4缸發(fā)動機、怠速振動情

7、況）,怠速轉(zhuǎn)數(shù)　　　　??；６００～７５０ｒｐｍ,發(fā)動機起振力頻率　　 ；２０～２５Ｈｚ,(曲軸旋轉(zhuǎn)２次成分　C2),,發(fā)動機懸置系統(tǒng)的共振頻率；,傳遞度為1的頻率；　　?。ǎ玻啊玻担龋?√２＝14～18Ｈｚ偏低設(shè)定,,～１０Hz,發(fā)動機懸置的作用③防振性　５/６,發(fā)動機懸置系統(tǒng)實際上屬于多自由度系統(tǒng)、固有值各不相同、具有傳遞特性。,發(fā)動機懸置的作用③防振性?。?６,,,,①反彈,,②滾動,,發(fā)動機懸置的３個作用之中、在確保

8、重量分擔性與搭載性這兩個的同時、還有一個作用就是提高防振性、這也是布置設(shè)定的目的之一。,關(guān)于發(fā)動機懸置的布置①基本-1)低ｆｎ(固有值)化,對于主要起振力方向、極力減小彈簧系數(shù)、使該方向的共振頻率(固有值)變小。,主要起振力方向上的對策,,關(guān)于發(fā)動機懸置的布置①基本-2)非偶合化1/2,另一個目的是非偶合化。即追求主要起振力方向的防振性的同時、控制他方向成分的振動増加。,,,,,①不偶合的情況,１方向只(反彈）,②偶合

9、的情況,２方向(反彈、顛簸）,,,,關(guān)于發(fā)動機懸置的布置①基本-3)考慮偶合的理論公式,關(guān)于發(fā)動機懸置的布置①基本-4)2個滾軸的考慮,①扭矩滾軸　　曲軸周圍有扭矩負荷時、在旋轉(zhuǎn)軸上、慣性主軸成為　 基礎(chǔ)、在通過同一個重心的同時、向若干曲軸側(cè)傾斜　　　　　?。蓜恿ρb置的質(zhì)量分布確定,②彈性滾軸　 在懸置支撐的動力裝置上、有靜態(tài)扭矩負荷時的旋轉(zhuǎn)軸　　　　　?。砂l(fā)動機懸置的位置、剛性確定,（觀點）,關(guān)于發(fā)動機懸置的布置

10、②種類-1)慣性主軸方式懸置 1/3,在扭矩滾動軸上設(shè)置動力裝置的主懸置、支撐重量、用軟彈簧接受主要的滾動力?由于動力裝置會以扭矩滾軸為中心旋轉(zhuǎn)、　需要設(shè)置防止這種旋轉(zhuǎn)的滾動限位器懸置,扭矩　滾動軸,,,,,,,,,關(guān)于發(fā)動機懸置的布置②種類-1)慣性主軸方式懸置 2/3,相對主要起振力方向(滾動方向)的輸入、應(yīng)盡量避免發(fā)生其他的方向成分。,→將主懸置配置在慣性主軸上當然是最理想的、 但是如果難以實現(xiàn)的話、應(yīng)該極力減小與

11、慣性主軸線　的偏移量、或者將其配置在與慣性主軸相平行的軸線上。,,,,,,,,扭矩滾軸,,,非偶合化的觀點,（得失）,關(guān)于發(fā)動機懸置的布置②種類-1)慣性主軸方式懸置 3/3,△,○,,,,1.Ｐ/Ｐ 支撐性,３.與車體特性的結(jié)合性,2.振動特性適應(yīng)性,,○,,４點支撐（慣性主軸）,,?豐田 Corolla?三菱　Lancer,關(guān)于發(fā)動機懸置的布置②種類-2)重心支撐方式懸置 1/3,懸置點的配置盡量圍繞動力裝置的重心點、適當

12、分配彈簧系數(shù)與重心點的距離、采取讓各懸置點分擔重量的方式　各懸置具有分擔重量和防振2種作用。,（觀點）,（得失）,○,,,,1.Ｐ/Ｐ 支撐性,３.與車體特性的結(jié)合性,2.振動特性適應(yīng)性,,,3點支撐（重心支撐）,,關(guān)于發(fā)動機懸置的布置②種類-2)重心支撐方式懸置 2/3,,△,○,?豐田 Vitz,（得失）,?通過與防振井字形　底盤架梁的組合、　可以防止發(fā)動機的　搞頻率振動。,?很難將彈性滾動中心　與重心對應(yīng)。,?對發(fā)動

13、機扭矩　上部的保持力　不足、大扭矩　發(fā)動機需要追加　連桿。,,,,1.Ｐ/Ｐ支撐性,３.與車體特性的結(jié)合性,2.振動特性適應(yīng)性,,,3點支撐（下部支撐）,,關(guān)于發(fā)動機懸置的布置②種類-2)重心支撐方式懸置 3/3,,△,△,○,?豐田 Harrier?豐田 Camry?三菱　ek-Wagon,?三菱ek-wagon?豐田 Camry、　Harrier,關(guān)于發(fā)動機懸置的布置②種類-3)鐘擺式懸置 1/2,在扭矩滾軸的上

14、方設(shè)置動力裝置的主懸置、在支撐重量的同時、在下部設(shè)置滾動限位器、抑制滾子的移動,（觀點）,（得失）,?輸入點及輸入方向　少、容易調(diào)整。,?偶合因素單純、　容易調(diào)整。,?滾動連桿只在１方向　有約束、不好。?不適合大扭矩發(fā)動機。,,,,1.Ｐ/Ｐ支撐性,３.與車體特性的結(jié)合性,2.振動特性適應(yīng)性,,,鐘擺,,,△,○,關(guān)于發(fā)動機懸置的布置②種類-3)鐘擺式懸置 2/2,,○,?大眾 Golf?標致208?三菱Colt,?三

15、菱Colt?大眾Golf,?標致 206,?對于輕量、低輸出的發(fā)動機 (動力裝置)、　慣性主軸方式有利?！×硗狻㈢姅[方式也被廣泛采用?！　〉?、如果能確保低剛性、重心支撐方式也可以　獲得同等的性能。?對于較重、高輸出的發(fā)動機、重心支撐方式有利?！〉侨绻艹浞执_保懸置的容量的話、對振動面　很有利。,關(guān)于發(fā)動機懸置的布置③橫置FF車懸置方式的選定,關(guān)于主要振動問題的對策,,,,,,,,,現(xiàn)　象,,,,,發(fā)動機噪音,,

16、齒輪噪音,怠速振動,P/P 搖動,加速沖振,,,,,,,,,,,,,,,P/P振動轟鳴,,,,,,,,起振力成分,頻率區(qū)域（Hz),,,1,,10,100,1000,,,,5,50,500,,,,,,,包括懸置支架彈性振動,與發(fā)動機懸置相關(guān)的主要振動噪音問題如下所舉,發(fā)動機懸置系統(tǒng)的確定過程實例,,①初期數(shù)據(jù)的準備　?動力裝置規(guī)格,輸出,慣性力矩等,②初期討論　?重心位置　?扭矩滾軸,③彈性滾軸設(shè)定,④限制系統(tǒng)基本討論,⑤滾動輸

17、入對策　?最大輸入時的滾角、滾動剛性討論,⑥各懸置的剛性討論　?確保滾動剛性,各懸置點的輸入,⑦防振性能的綜合確認　?高頻率振動傳遞性,位置和剛性的確認,⑧與車體的特性整合性確認　?音響度的確認,特性變更討論,具體的討論項目,關(guān)于怠速振動的對策①怠速振動要因,,? 發(fā)動機的滾動力矩與上下力為起振力?！? 怠速振動是指各懸置點傳遞的　 　發(fā)動機滾動振動、與車體對上下振動的　　 振動回應(yīng)的合成。 ?懸置的傳遞特性、是以

18、懸置系統(tǒng)的滾動剛性值　 　和上下剛性值來評價的、與懸置的方式無關(guān)。,以下、將發(fā)動機懸置簡化、分析發(fā)動機起振力的傳遞性。,滾動力矩 –燃焼部分　 ～－（活塞直徑）2×（連桿長度）　　　　　　　　　　　　×SIN(2ωｔ）,關(guān)于怠速振動的對策②直列4缸發(fā)動機的起振力-概要,上下力成分（COS成分）與滾動成分（SIN成分）有90°的相位差。,(1)往復慣性質(zhì)量　 引發(fā)的上下起振力　　4mrω2e2

19、cos(2ωｔ）　　　　　e2=1/λ+1/4λ3　　　　　λ＝ ? / r,(2)往復慣性質(zhì)量　 引發(fā)的起振力矩　　4mrω2f2sin(2ωｔ）　　　　　f2=1/2+1/32λ4,(3)燃燒引發(fā)的　　起振力矩　　-πD2ｒ[b2sin(2ωｔ）+a2cos (2ωｔ）],a2, b2 ;扭矩諧波（ harmonic）系數(shù) 　　　 -平均有效壓力 Pi的函數(shù),關(guān)于怠速振動的對策②直列4缸發(fā)動機的起振力-公式,

20、慣性力成分是上下力、力矩共同與ω２成比例、因此、可以判斷位移一定的起振力。,關(guān)于怠速振動的對策③怠速時發(fā)動機扭矩變動 (直４),?由逆相位的燃燒部分與往復慣性部分的和構(gòu)成?在怠速區(qū)域、燃燒部分大、在轉(zhuǎn)數(shù)增加的同時、　被往復慣性部分抵消。(平衡點的形成）,關(guān)于怠速振動的對策④怠速時動力裝置的動態(tài) (直４),?發(fā)動機；　 ４缸、１．５Ｌ?發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)；６６０ｒｐｍ　　　　　　　　　　　 C2＝２２Hz?橫置FF乗用車搭

21、載狀態(tài)下的　計算結(jié)果實例,加上重心旋轉(zhuǎn)的滾動運動、與滾動成分成90°差別的上下成分(反彈)出現(xiàn)重疊、各點呈現(xiàn)橢圓運動。,,,,滾動(往復慣性部分＋燃燒部分　　　　　　～燃燒部分）,,關(guān)于怠速振動的對策⑤懸置輸入-１滾動懸置,滾動成分以SIN成分為主體、反彈成分以　COS成分為主體、因此二者有９０°的相位差。,前滾動懸置,關(guān)于怠速振動的對策⑤懸置輸入-2滾動懸置1/2,?對配有前后2個滾動懸置的慣性主

22、軸 的懸置方式進行討論。?此處、只考慮來自2個滾動懸置的傳遞、　不考慮來自主懸置的傳遞。,,,后滾動懸置,關(guān)于怠速振動的對策⑤懸置輸入-2滾動懸置2/2,?2個滾動懸置（前、后）上、因反彈引發(fā)的　上下輸入和音滾動引發(fā)的力矩輸入分別起作用。?力矩輸入方向與發(fā)動機配置（W-E,E-W)相反。,關(guān)于怠速振動的對策⑥彈性體；滾動傳遞1/2,力矩合力,,,２懸置間的車身感度相位差,Level,,上下合力,,關(guān)于怠速振動的對策⑥

23、彈性體；滾動傳遞2/2,隨著車體彈性振動時2個懸置間的相位差α的増加、　出現(xiàn)力矩合力減少、上下合力増加的傾向,相位差的發(fā)生明顯對E-W方面的作用有利。,,關(guān)于怠速振動的對策⑥彈性體；滾動＋反彈傳遞 1/2,W-E的情況下、相位差増加為等級（Level）增加、　E-W的情況下、等級最小時的相位有最佳值。,關(guān)于怠速振動的對策⑥彈性體；滾動＋反彈傳遞2/2,２懸置間的車身感度相位差,關(guān)于怠速振動的對策⑦主懸置位置的離散考慮1/5,?

24、至此、只有以振動傳遞為主的2個滾動懸置　發(fā)生影響、沒有考慮在扭矩滾軸上配置主懸置。,?但是、生產(chǎn)上的偏差、或者將多種動力裝置按　一樣的布置搭載時、扭矩滾軸與主懸置的位置　常常發(fā)生偏離。,?由于主懸置承擔重量支撐、彈簧系數(shù)較高、　與扭矩滾軸位置偏離的影響較大。,?因此、該偏離對怠速振動等級有多大影響、　在設(shè)計階段就應(yīng)該事先把握好。　以下、以實驗數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)、根據(jù)簡單的計算進行探討。,關(guān)于怠速振動的對策⑦主懸置位置的離散考慮2/

25、5,,,,,,,,,扭矩滾軸,+100mm,上下振動加速度振幅,相位,-100mm,,dh、dm,關(guān)于怠速振動的對策⑦主懸置位置的離散考慮3/5,,從平面視圖看、為了將偏置造成的不好影響控制在＋２ｄB以內(nèi)に的區(qū)域、有如下內(nèi)容。,,關(guān)于怠速振動的對策⑦主懸置位置的離散考慮4/5,C,B,E,G,D,Base,關(guān)于怠速振動的對策⑦主懸置位置的離散考慮5/5,現(xiàn)象；加減速等，發(fā)動機過度輸入時的振動（5～15Hz）,關(guān)于沖振喘振的對

26、策,(參考）加速沖振喘振對策之控制發(fā)動機輸出,關(guān)于沖振喘振的對策,非線形懸置滾動剛性的控制對于從低扭矩區(qū)域剛性K1到高扭矩區(qū)域剛性K2的變化、將這個比例控制在２~３以下為最佳。,懸置靜態(tài)滾動剛性特性,懸置靜態(tài)滾動剛性的非線形性與加速沖擊,現(xiàn)象；由于動力裝置的上下，顛簸（pitch），滾動共振、　　　　　　對路面輸入的振動傳遞率發(fā)生惡化。（5～20Hz）,關(guān)于動力裝置振動的對策,,,,,,,,,-30,-20,-10,0,10,0,

27、5,10,15,20,頻率 [Hz],振動傳遞率 [dB],動力裝置上下共振,目標值,,,,,,,,,運転席/加振臺,懸置偶合度的活用,,,,,,0,-10,-20,-30,+10,振動傳遞率?。銪,,,,,駕駛席/加振臺,目標値,,關(guān)于動力裝置振動的對策,*用重心~彈性中心之間距離的Mt.間距比來定義,車內(nèi)噪音公差水平dB～Hz,車體感度dB/kg～Hz,發(fā)動機懸置位移（發(fā)動機側(cè)）,,,,,輸入值公差,,每個單位懸置位移的輸入

28、公差,發(fā)動機懸置的動態(tài)彈簧剛性公差,,,,,,Hz,kg,,,Hz,Kg/mm,,,關(guān)于NVH的整體對策①懸置彈簧剛性公差的設(shè)定法,① 動力裝置 重量支撐②動力裝置 剛體振動③ 車身構(gòu)造振動　　與車腔音響感度 結(jié)合④ 同上面的非結(jié)合　 區(qū)域⑤動力裝置振動,,頻率　Hz,,,,0,100,200,300,400,500,600,,,,,,彈簧剛性,,①,②,③,④,⑤,,關(guān)于NVH的整體對策

29、②懸置彈簧剛性公差的控制要因1/6,① 發(fā)動機重量支撐　需要能夠支撐重量程度的彈簧剛性。如果太低、則無法完全吸收 動態(tài)動作、造成沖擊振動。,,頻率　Hz,,,,0,100,200,300,400,500,600,,,,,,彈簧剛性,,①,②,③,④,⑤,,關(guān)于NVH的整體對策②懸置彈簧剛性公差的控制要因2/6,② 動力裝置剛體振動　在低頻率區(qū)域、剛體振動振幅大、另外、由于懸置系的共振引起的　傳遞容易變大、所以最好能往低控制

30、彈簧剛性。,關(guān)于NVH的整體對策②懸置彈簧剛性公差的控制要因3/6,③ 車身構(gòu)造振動與車腔音響感度的結(jié)合　一進入車腔內(nèi)的氣柱共鳴區(qū)域、車身鈑金的振動與車腔音感度的　結(jié)合影響著車內(nèi)噪音特性。為了抑制來自懸置的振動輸入、　降低懸置動態(tài)彈簧剛性比較有利。,關(guān)于NVH的整體對策②懸置彈簧剛性公差的控制要因4/6,④ 同上面的非結(jié)合區(qū)域　屬于車身鈑金振動模態(tài)難以激勵的輸入范圍、　振動音響模態(tài)變得復雜化、所伴隨轟鳴聲的發(fā)生受到抑制　

31、的區(qū)域、成為非結(jié)合區(qū)域、對彈簧剛性的要求不明確。,關(guān)于NVH的整體對策②懸置彈簧剛性公差的控制要因5/6,⑤ 動力裝置振動　超過轟鳴聲領(lǐng)域的音質(zhì)值得注意、其原因是動力裝置的振動傳遞　介入到了懸置、因此需要對該傳遞進行抑制。,關(guān)于NVH的整體對策②懸置彈簧剛性公差的控制要因6/6,關(guān)于NVH的整體對策③解決發(fā)動機噪音的設(shè)定傳遞特性實例,10,30,100,300,頻率Hz,,,1000,,,,,,20,30,40,動態(tài)彈簧系數(shù)&

32、#215;104Ｎ/m,,,,,,,車內(nèi)噪音目標水平,音響感度dBA/N,20,,,0,200,400,600,頻率Hz,,800,,,,,,,,30,40,50,60,70,,,,,,,,,,,,,,56.5dBA/N,,,,振動加速度G,,0.1,,,0,200,400,600,頻率Hz,,800,,,,,,,,0.3,1.0,3.0,10,,,,,,,,,,許容Level,,,,,,,,?裝入液體的懸置、彈性力和衰減力發(fā)生相對的

33、動作、按照利用　這種相對動作的方法、分為單動型と和復動型2種方法。?承受荷重的懸置用單動型為好、但是在中立附近用復動型　懸置為好。?復動型雖然構(gòu)造上比較復雜、但是比較容易產(chǎn)生大的衰減力。?另外、對于諸如怠速振動這類微妙的動作、可以通過可動板等、　設(shè)法避免開口（Orifice）產(chǎn)生衰減力。,（參考）液體封入懸置(1)構(gòu)造實例,?通過開口（Orifice）流體的　流量會根據(jù)頻率發(fā)生變化。?在低頻率區(qū)域、大致為相對的動作　

34、和相同的方向、但在共振頻率區(qū)域、　開口（Orifice）流量達到最大、　衰減力獲得最大值。　由此在高頻率下、流體像被鎖住、　沒有通過開口（Orifice）、　衰減力は減少、動態(tài)彈簧系數(shù)　變高。,（參考）液體封入懸置(2)特性實例1/2,?損失系數(shù)（Loss　Factor）將取決　于開口（Orifice）的構(gòu)造和流體　的粘性。?通過開口（Orifice）流體的阻力　越大、低頻率側(cè)越容易產(chǎn)生大的　衰減。?各懸置的特