第7章发动机液压悬置ppt2026-07-16 23:38:43
(3)空气弹簧式半主动液压悬置 图７-９ 所示为空气弹簧式半主动液压悬置的结构示意图，其解耦膜与隔板形成一个空气腔，通过控制该空气腔的开闭来实现解耦膜的刚度控制，进而改变上液室的体积刚度，达到改变液压悬置动特性的目的。 ７-９空气弹簧式半主动液压悬置 7.4 液压悬置的发展方向 4)电流变式半主动液压悬置 电流变液(ERF)是易于极化的介质均匀分散在绝缘连续介质中所形成的悬浮液或乳浊液，这种新型智能材料的流变特性和物理状态随外加电场的变化而改变。在一定的外加电场作用下，电流变液的黏度瞬间发生改变，甚至可在流动的液体状态与稠硬的固化状态之间变化。在固化状态下电流变液具有固体的部分特征，具有明显的屈服应力以及弹性模量；电场撤消后，电流变液立即恢复到可流动的液体状态，这一现象称为电流变效应。根据电流变液产生阻尼的方式，目前的电流变式半主动悬置可分为三种模式:流动模式、剪切模式和挤压模式。 7.4 液压悬置的发展方向 图７-１０电流变式半主动液压悬置结构示意图 7.4 液压悬置的发展方向 5)磁流变式半主动液压悬置 磁流变液体也是一种新型的智能材料，其流变特性和物理状态随外加磁场的变化而改变。在外加磁场的作用和控制下，原来可以流动的液体在毫秒级的时间内变稠、变硬直至停止流动，达到固化，此时的液体具有固态的特征，即保持一定的形状、具有明显的屈服应力或表示固体特征的弹性模量有明显的变化，而这种变化是可逆和连续的，这种现象被称为磁流变效应，是磁流变技术的理论基础。 图７-１１Ｄｅｌｐｈｉ 新款磁流变式半主动液压悬置 1-橡胶主簧;2-液室;3-磁芯;4电磁线-引线 液压悬置的发展方向 主动式液压悬置： (1)电磁式主动悬置 将电磁作动器集成到传统的液压悬置中，这就是电磁式主动悬置。电磁作动器是最常用，也是最先出现的作动器之一，其基本原理是当电流通过导体时，其周围的电磁场会相应地产生变化，与此同时，在磁场附近的通电导体也会受到相应的吸引力或排斥力。常见的作动器有螺线管作动器和音圈作动器。 图７-１２两种类型的电磁作动器 7.4 液压悬置的发展方向 图7-１３电磁式主动悬置剖视图 7.4 液压悬置的发展方向 图７-１４主动悬置控制系统 图７-１５奥迪Ｓ８ 电磁式主动悬置 (２)压电式主动悬置 压电式作动器是利用压电材料的逆压电效压，通过施加外部电场，将电能转换成机械能的装置。压电作动器的突出优点是反应时间短，响应速度快，频响可达几千赫兹或更高，驱动效率高，控制精度高，可在微米级或更低，可以与压电传感器做成一体。 图７-１６压电式主动悬置 7.4 液压悬置的发展方向 (３)电致伸缩式主动悬置 电致伸缩作动器与压电作动器的原理相似，所不同的是电致伸缩材料的特性是伸长的位移与施加的电压平方成正比，且电致伸缩材料几乎没有迟滞损失。 ２００５ 年，吉林大学史文库教授等人在主动控制作动器的智能悬置中采用电致伸缩材料，结构如图７-１７ 所示。 图７-１７电致伸缩式主动悬置 7.4 液压悬置的发展方向 (4)气动式主动悬置 气动式主动悬置是通过在气室中形成气体压力，实现液压悬置的动刚度和阻尼可调，从而使悬置满足不同激励频率段的隔振降噪要求。为了衰减更宽频率范围内的振动，2003年法国Hutchinson公司Gastineau等人提出了衰减振动频率范围是10?90Hz气动式主动悬置。图7-18所示是法国Hutchinson公司生产的气动式主动悬置。2008年韩国东海橡胶Choijae-Yong等人研制了气动式主动悬置，如图7-19所示，通过控制器发出控制信号，控制电磁阀的开关，由于环境气体压力与真空压力存在压力差，当磁阀开启时，气流流入空气室。 图７-１８Ｈｕｔｃｈｉｎｓｏｎ 公司的气动式主动悬置 7.4 液压悬置的发展方向 (5)液压伺服式主动悬置 被动液压悬置是靠上下两个液室压力差来推动液体在惯性通道和解耦通道内流动，利用液体的节流损失和沿程损失来耗散振动能量。为了更大程度的优化上下液室的压力，可以将两个液室与外界液压泵相连，利用泵的压力驱动液体在两个腔之间流动，使作用在上液压的支反力与施加在其上的不平衡扰动力相抵消。 图７-１９气动式主动悬置 7.4 液压悬置的发展方向 6)形状记忆金属式主动悬置 形状记忆合金（Shape Memory Alloy，SMA)是一种有特殊功能的合金，这种合金的形状被改变之后，一旦加热到一定的跃变温度时，它又可以变回到原来的形状。形状记忆合金利用这种形状记忆效应工作，表现为随着温度变化材料的金相产生转化，从而表现为宏观的位移。 图７-２１ 形状记忆金属式主动悬置 7.4 液压悬置的发展方向 谢谢观看！ * * QICHE XINJISHU 汽车新技术 （第二版） 史文库 普通高等教育规划教材 编 著 * 汽车发动机 自动变速器 转向 悬架 制动 第1章 第2章 第3章 第4章 第5章 第6章 第7章 汽车NVH 发动机液压悬置 第8章 发动机双质量飞轮 第9章 第10章 第11章 车身 汽车轻量化 智能汽车 第7章 发动机液压悬置 概述 发动机悬置的功能和基本要求 液压悬置结构和工作原理 液压悬置的发展方向 7.1 7.2 7.3 7.4 发动机悬置：即是指连接发动机与车架间的支撑块（体）。 汽车的舒适性（即NVH性）是汽车，特别是轿车的主要性能指标。引起汽车振动的振源主要有两个：一是汽车行驶时的路面随机激励；二是发动机工作时的振动激励。 7.1 概述 图7-1发动机悬置发展过程 图７－２液压悬置的分类 7.1 概述 国外液压悬置经过多年的发展，结构由简易到复杂，由被动式液压悬置发展到半主动式和主动式液压悬置，现已形成了多种类的液压悬置产品，如图7-2所示。 主要功能： (1)支承作用。悬置系统最基本的作用是支承动力总成，因此必须考虑动力总成质量及驱动反力矩引起的悬置变形，合理地分配每个悬置所承受的载荷，这样才能保证汽车动力总成处于合理的设计位置，保证整个悬置系统的使用寿命。 (2)限位作用。发动机在受到各种干扰力（如制动、加速或其他动载荷）作用的情况下，悬置应能有效地限制其最大位移，以避免与相邻零部件发生碰撞或运动干涉,确保动力总成正常工作。 (3)隔振作用。悬置系统应尽可能降低动力总成和底盘及车身之间的双向振动传递，满足整车平顺性和舒适性要求。 7.2 发动机悬置的功能和基本要求 基本要求： (1)悬置本身应能承受正常的工作负载及变形而不损坏。 (2)悬置系统设计时要考虑能经受非常规的冲击及碰撞等。 (3)悬置系统应当能保护发动机及整车的相关零部件避免由于激振引起损坏。 (4)悬置系统设计时必须要考虑允许的必要位移及变形而不引起干涉。 (5)悬置系统本身尽量避免对悬置连接点及缸体施加额外负载。 (6)悬置失效时应考虑充足的保护措施。 7.2 发动机悬置的功能和基本要求 理想的动特性要求： (1)悬置具有较大静刚度，以支承发动机静重和输出大的转矩。 (2)悬置在低频下具有大阻尼、高动刚度特性，以衰减汽车起动、制动、换挡以及急加速、减速等过程中因发动机输出转矩波动引起的动力总成低频振动。 (3)在7 ~12Hz范围内具有较大阻尼，以迅速衰减因路面激励引起的动力总成低频振动。 (4)悬置应在25Hz附近具有较低的动刚度，以衰减怠速振动。 (5)悬置在高频范围内（50Hz)，具有小阻尼、低动刚度特性，以降低振动传递率，衰减高频噪声，提高降噪效果。 (6)能够适应发动机舱的环境，造价合理。 从上述要求看到，对发动机悬置的要求很复杂，有些要求之间互相矛盾。传统橡胶悬置是无法满足这一要求的，液压悬置较好地满足了这一要求。 7.2 发动机悬置的功能和基本要求 图7-3所示为某动力总成液压悬置，该悬置系统采用三点支承，前两点采用液压悬置，后点采用橡胶悬置。 图7-3 某汽车动力总成液压悬置结构 １-连接螺柱，２-金属骨架，３-橡胶主簧，４-缓冲限位盘，５-解耦盘，６-惯性通道入口，７-惯性通道体上半部分，８-惯性通道，９-惯性通道体下半部分，１０-底膜，１１-底座，１２-安装定位销，１３-连接螺栓，１４-空气室，１５-气孔，１６-补偿孔 7.3 液压悬置结构和工作原理 典型的液压悬置具备以下几个特点： (1)橡胶主簧用来承受动力总成的垂向和侧向的静、动载荷，其体积刚度对液压悬置的动特性有重要影响。 (2)至少有两个独立的液室，能使液体在它们之间流动。 (3)两液室之间有能产生阻尼作用的孔或惯性通道，对于有解耦作用的液压悬置，还应有解耦盘或解耦膜。图7-3所示结构还包含补偿孔。 (4)液压悬置内部有液体工作介质，有些多室式液压悬置内部还有气室。液室与外部应有良好、可靠的密封。 7.3 液压悬置结构和工作原理 工作原理： 当液压悬置受到低频、大振幅的激励时，如果橡胶主簧被压缩，上腔体积减小，压力升高，迫使液体流经惯性通道被压入下腔;如果橡胶主簧被拉伸，上腔体积增大，压力减小，下腔内液体流经惯性通道被吸入上腔。这样，液体经惯性通道在上、下腔之间往复流动。当液体流经惯性通道时，惯性通道内液柱惯性很大，在惯性通道的出、入口处为克服惯性通道内液柱的惯性损失了大量的能量，称之为“惯性能量损失”。它使得液压悬置能很好地耗散振动能量，从而达到衰减振动的目的。 7.3 液压悬置结构和工作原理 液压悬置的静、动特性： 液压悬置的特性主要表现在Z方向上，其他方向与橡胶悬置差不多，因此这里只着重考虑Z方向的静动特性曲线所示为某车的液压悬置，图7-5所示为其静刚度，图7-6所示为解耦式液压悬置的动特性曲线 液压悬置结构和工作原理 图７-４带惯性通道的解耦盘—膜式液压悬置结构简图 1-连接螺杆;2-限位挡盘;3-橡胶膜;4-盘状支承圈;5-底座;6-下惯性通道体;7-上惯性通道体;8-橡胶底膜;9-橡胶主簧座；10-橡胶主簧；11-杯形骨架；A-上液室；B-下液室;C-空气室;D-惯性通道 图７-５静刚度示意图 7.3 液压悬置结构和工作原理 图７-６解耦式液压悬置的动特性曲线 液压悬置结构和工作原理 被动式液压悬置元件的研究主要集中在三个方面： (1)合理地设计橡胶主簧的结构和形状，以改善橡胶主簧内部的应力分布，提高其疲劳寿命，或者获得合理的刚度特性组合(垂向刚度、体积刚度）。 (2)研究具有不同结构的液压悬置的动刚度和阻尼的频率特性，并研究结构参数对其动特性的影响规律。 (3)针对不同车型和具有不同转速特性的发动机，以力传递率或位移传递率在某一频段内最小为目标，优化液压悬置的内部结构参数。 7.4 液压悬置的发展方向 被动式液压悬置产品，按照其结构和性能可分为三代:阻尼孔或惯性通道式液压悬置属于第一代，惯性通道解耦盘或解耦膜式液压悬置属于第二代，惯性通道解耦膜节流盘式液压悬置属于第三代。从第一代到第三代，结构越来越复杂，但是性能越来越好。表7-1所示为被动式液压悬置发展过程。 7.4 液压悬置的发展方向 半主动式液压悬置： (1)控制节流孔开度式的半主动液压悬置 日本马自达公司最早提出的半主动悬置就是一种控制节流孔参数的液压悬置。悬置通过旋转电磁阀来控制节流孔的开度，进而调整优化悬置的动特性。其结构形式如图7-7所示。 图７-７采用电磁阀控制节流孔开度的半主动液压悬置 7.4 液压悬置的发展方向 (2)控制液柱共振式的半主动液压悬置 在低频大振幅激励时，控制机构根据采集到的发动机转速和悬置上下的相对位移信号关闭中间的大节流孔，由惯性通道孔产生较大的阻尼，从而快速地衰减振动，在高频小振幅激励时，打开中间大节流孔，利用其液柱共振特性，很好地衰减120 ~140Hz范围内的振动，降低车室空腔噪鸣声。 图７-８控制液柱共振式的半主动液压悬置 7.4 液压悬置的发展方向 *
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