基于磁流变技术的发动机隔振控制

悬置阻尼和刚度可调对发动机在宽频范围内实现积极隔振具有重要意义.在建立发动机3自由度隔振模型基础上,提出用可调阻尼的磁流变阻尼器和可调刚度的磁流变弹性体构成磁流变并联悬置系统,以降低发动机对基座的垂向传递力和抑制横向动反力矩为目标,设计出用仿人智能思想在线修改参数的垂直隔振模糊自适应控制器,并对各磁流变并联悬置的刚度和阻尼进行协调控制.用Matlab对发动机整机隔振进行仿真,搭建出发动机隔振台架试验系统,在宽频激励条件下对不同悬置的隔振效果进行对比研究.仿真表明基于磁流变并联悬置的发动机隔振控制具有明显的优势,台架试验结果表明相对于橡胶和液压悬置,磁流变液悬置能在较宽频范围把力和力矩的绝对传递率降低到约30%以内,可提高乘坐舒适性.     

磁流变型发动机悬置低频动特性及参数分析

根据发动机磁流变型悬置的结构,建立了磁流变型悬置的力学模型和数学模型,应用MATLAB/SIMULINK对磁流变型悬置在低频激励下的动特性的影响进行研究。分析了电流强度和激励幅值、橡胶主簧等效面积、激励频率对磁流变悬置动特性的影响。分析结果表明:磁流变悬置较液压悬置在低频大振幅工况下能获得更大的阻尼和刚度。     

可变解耦膜刚度半主动液阻悬置研究

分析一种新型的可变解耦膜刚度半主动液阻悬置的基本结构,测试其动特性。基于工程流体力学相关理论,建立与结构几何相关联,既能分析外特性、又能分析内特性的非线性集总参数模型。基于储能动刚度不动点的参数识别方法,对其空气室封闭与接通大气两种状态下的上液室体积刚度和橡胶主簧等效泵液活塞面积进行参数识别,结果表明两种状态因解耦膜刚度不同而显著改变上液室体积刚度。对所建模型进行动特性分析,经与试验结果对比,二者吻合良好,验证了模型的合理性和参数的正确性。在此基础上,建立单质量-半主动液阻悬置的隔振系统模型,对低频、高频及冲击等典型工况进行隔振性能仿真,基于力传递率探讨典型工况下系统的隔振性能,提出可变解耦膜刚度半主动液阻悬置的控制方式,对半主动液阻悬置的开发以及汽车动力总成的隔振降噪具有指导意义。     

汽车发动机磁流变悬置动特性及PID控制研究

针对发动机悬置怠速工况下的隔振问题,结合磁流变液体的流变特性,在已有磁流变发动机悬置的基础上改进了悬置结构,设计了带有多个惯性通道的磁流变半主动悬置,建立其力学模型,推导动刚度和阻尼滞后角的表达式,应用软件编制程序对悬置动特性进行仿真,并用试验的方法验证了单惯性通道悬置模型的正确性;建立了考虑悬架等效刚度和等效阻尼的二自由度模型,借助于Matlab/Simulink仿真模块搭建其仿真模型,对该二自由度系统的PID控制进行了仿真分析。研究结果表明,磁流变悬置在PID控制作用下有一定的隔振效果,能够改善车辆平顺性。     

空气阻尼悬置非线性动态特性建模与仿真

由于空气阻尼悬置为汽车动力总成等系统的隔振元件,其性能与成本介于橡胶悬置与液阻悬置之间,以一典型空气悬置为研究对象,建立了动力学特性仿真分析的集总参数非线性模型。对其动特性进行了数值仿真,并与实验值进行了对比分析,结果证明了所建立模型的正确性。对影响空气悬置动特性的各因素进行了趋势研究,揭示了节流孔直径、节流孔长度、初始体积、激励振幅与绝热指数等因素对空气悬置特征参数的影响规律,其中减小节流孔直径可显著提高空气悬置阻尼。此研究的建模与仿真方法有助于空气悬置产品的设计与开发。     

连接管路对附加气室空气弹簧刚度特性影响的试验研究

带附加气室的空气弹簧系统中连接管路对系统特性有重要影响,搭建使用管路连接附加气室的空气弹簧刚度特性试验系统,在(0.5¹0)Hz的激振频率激励下,采用四种不同管路内径、三种不同管路长度的连接管路,对空气弹簧特性台架进行试验,分析管路因素对弹簧特性的影响规律并探讨影响机理。试验结果表明:随着管路内径增大,系统刚度逐渐降低,当管路内径增大到一定值时,管路对空气弹簧刚度的影响比重变小;不同管路长度对系统动刚度的影响主要集中在低频阶段,在同一频率下,系统动刚度随管路长度增加而增大;最后,通过试验对连接管路两端主、附气室气压的幅值差和相位差进行分析,验证了不同管路内径及长度对空气弹簧系统动刚度影响的正确性。     

汽车发动机磁流变悬置动特性研究

针对某型号动力总成,基于阻尼可控、宽频隔振的思想,设计具有解耦膜、可控阻尼通道结构的磁流变悬置新型结构,使磁流变悬置在低频、大振幅时,具有高刚度大阻尼特性,高频、小振幅时,具有低刚度、小阻尼特性,同时悬置的高频动态硬化被有效抑制。采用键合图理论,根据磁流变悬置在不同激振条件下的实际工作状态,建立分段式动态特性集总参数模型,利用键合图理论推导了磁流变悬置的状态方程,并对磁流变悬置的动特性进行了仿真分析与试验验证。结果表明:在0~200 Hz频率范围内,该磁流变悬置具有良好的动态性能,能满足发动机的隔振需求,并论证了分段式磁流变悬置集总参数模型的有效性。     

三代液阻悬置非线性动特性的试验研究及其参数识别方法

目前液阻悬置是性能最佳的被动式隔振器,它是汽车动力总成隔振悬置设计开发的首选方案。以第三代液阻悬置为基础,通过对惯性通道的改造以及不同液力机构的组合,系统地研究了惯性通道、解耦膜、节流盘等液力机构以及惯性通道长度及其入口局部损失对液阻悬置动特性的影响规律,揭示了不同液力机构的工作原理以及三代液阻悬置动特性之间的继承和发展关系,为液阻悬置的设计选型提供了直观的依据,并证明了理论分析的正确性。基于动特性试验结果与理论分析结果高度一致的事实,针对液阻悬置动特性的变化特点,提出了识别上液室体积刚度以及橡胶主簧等效泵液活塞面积的新方法,该方法可以有效克服测试误差的影响,原理简单、结果可靠;可以在常规的动特性试验机上进行试验,无需设计复杂的液压试验台。     

汽车动力总成液压悬置的研究发展

动力总成液压悬置是非线性很强的隔振元件,其动特性随发动机的激励频率和振幅的改变而改变.重点介绍了液压悬置主要是被动液压悬置的基本结构,以及研究液压悬置的方法及近年国内外研究工作者的研究成果,并简要介绍了液压悬置设计的一些概念.     

摩擦力对钢板弹簧动态特性影响试验及仿真

针对多片簧车型普遍存在的簧上共振问题,研究了钢板弹簧摩擦力与动刚度、摩擦阻尼系数之间的关系,通过实车道路试验测量了悬架共振问题频率与振幅,在板簧试验机上模拟实际受力变形并测定了等效摩擦力、动刚度和阻尼系数,得知摩擦力导致动刚度数倍于设计刚度是使平顺性恶化的主要原因。基于板簧台架试验的轴荷、振幅、频率等变量研究表明：动、静摩擦力均会使钢板弹簧动刚度增大,但阻尼仅与动摩擦力做功有关。轴荷与动刚度、阻尼正相关,振幅与动刚度负相关,所研究频率对动刚度与摩擦力影响不大。将台架试验的载荷数据施加于钢板弹簧多体动力学模型中模拟悬架共振工况,仿真与试验数据对比所得动刚度、摩擦力、阻尼系数平均误差满足工程要求。本方法有助于建立整车高精度动力学模型,以准确预测整车操纵稳定性和平顺性。     

带附加气室空气弹簧性能试验系统的搭建与试验研究

针对主、附气室通过管路连接的空气弹簧工作过程复杂性及其特殊的非线性,搭建带附加气室空气弹簧特性试验系统,进行不同附加气室容积和不同连接管路直径的空气弹簧特性试验研究;设计出基于LabView的测试软件,通过数据采集系统测得弹簧作用力、弹簧位移和弹簧内部气体压力;针对四种容积的附加气室、四种内径的连接管路和四种初始气压在0.5～10.0 Hz激振频率范围内对空气弹簧特性进行台架试验,试验分析各影响因素对弹簧特性的影响规律,并探讨各因素的影响机理。试验结果表明,试验的可变因素对空气弹簧特性具有不同程度的影响:附加气室容积和连接管路管径的增大会降低空气弹簧的动刚度,但附加气室容积对动刚度的影响程度还受主附气室容积比的影响;弹簧内初始气压和激振频率的增加会增大弹簧动刚度,台架试验可以为带附加气室空气弹簧的设计及应用提供依据。     

MODELING AND EXPERIMENTAL STUDY OF A PASSIVE HYDRAULIC ENGINE MOUNT WITH INERTIA AND DIRECT-DECOUPLER

To investigate the dynamic characteristics and damping theory of the passive hydraulic engine mount （PHEM）, numerical prediction is performed through lumped parameter model. System parameters, including volume compliance of the decoupler chamber, effective piston area, fluid inertia and resistance of inertia track and direct-decoupler, are identified by means of experiments and finite element method （FEM）. Dynamic behaviors are tested with elastomer test system for purpose of validating PHEM. With incorporation of inertia track and direct-decoupler, PHEM behaves effective and efficient vibration isolation in range of both low and high frequencies. The comparison of the numerical results with the experimental observations shows that the present PHEM achieves fairly good performance for the engine vibration isolation.     

试验台约束对滑动轴承动特性识别精度的影响

在滑动轴承的动特性测试中,试验台参数对动特性测试精度有重要的影响。以某倒置式轴承动特性试验台为研究对象,基于轴承动力学正反问题,提出滑动轴承动特性系数识别精度的仿真评估方法,分析不同激振频率时试验台约束参数对轴承动特性系数识别精度的影响规律,并对激振频率和约束参数的取值范围进行优选。结果表明：在较低激振频率的条件下,当约束刚度和约束阻尼取值较小时,动特性系数的识别精度受测试误差的影响不大,随着约束刚度和约束阻尼取值增大到一定值,动特性系数的识别精度受测试误差的影响迅速增大。针对研究的试验台,选择激振频率在30~300 Hz之间,选择试验台约束刚度小于试验轴承刚度的0.3%,试验台约束阻尼小于试验轴承阻尼的7%时,能够保证较好的轴承动特性系数的测试精度。     

车辆发动机悬架系统现状与进展

理想的发动机悬架系统应隔离发动机工作转速范围内由发动机干扰力所引起的发动机振动，并阻止由冲击而激起的发动机弹跳，这意味着发动机悬架的动态刚度和阻尼是与频率和振幅有关的，改善依赖于频率和振幅特性的动态刚度与阻尼是发动机悬架系统发展的关键所在。传统的弹性悬架不能满足所有的要求，它仅能在静偏转和隔振之间进行折衷，特别在低频域，被动的液压悬架能比弹性悬架提供更好的特性，通常半主动技术，由于其可调性而被用来进一步改善液压悬架的特性，为了隔振、低频时主动发动机悬架系统非常硬，而在高频域内被调整的非常软，主动的发动机悬架已被认为是发动机悬架的新一代，发动机悬架系统的优化是相当可取的，但发动机悬架的优化工作出现一些局限性，文中综述国内，外发动机悬架技术的现状与进展。     

康复机器人准零刚度隔振特性分析与实验

为了解决康复机器人低频振动对人体的影响问题,提出并设计一种具有准零刚度特性的新型被动隔振机构,它由两个对称的具有负刚度特性的拉伸弹簧并联一个线性正刚度弹簧实现。首先,通过静力学特性,建立此隔振机构的力-位移和刚度-位移关系式,得出机构在静态平衡位置处具有准零刚度特性的参数条件;其次,通过动力学特性,建立其分别在简谐力和简谐位移激励下的非线性微分动力学方程,采用谐波平衡法分析机构参数与激励对系统力传递率、位移传递率的影响;最后,通过实验验证在有、无负刚度情况下,输入与输出的曲线。结果表明,在有负刚度机构的情况下,隔振系统具有一定范围的准零刚度特性,且低频隔振性能较好,达到了高静态、低动态刚度的效果。本研究对机器人低频隔振具有创新性和指导意义。     

发动机半主动液力悬置动特性研究与开发

发动机悬置是隔离发动机振动向驾驶室和基础传递的隔振元件,其设计的优劣直接影响汽车的乘坐舒适性.基于流体力学理论,研究发动机液力悬置惯性通道内阻尼力,对液力悬置建立了力学模型和数学模型,进行了动特性仿真,从流体力学的角度分析了液力悬置的结构参数对其动态特性的影响.进行了液力悬置的台架试验,确定了惯性通道半主动控制式液力悬置的控制律.由此设计开发了通道可调的惯性通道式液力悬置,从而在较宽频带内有效的达到了减振的目的.     

柱塞泵压力脉动对液压挖掘机振动特性的影响

针对柱塞泵压力脉动对液压挖掘机振动特性的影响,建立包含发动机、柱塞泵、回转平台、驾驶室在内的液压挖掘机整机的动力学模型。分析作用在液压挖掘机上的柱塞泵压力脉动激励、发动机激励、路面激励3种外激励特性,研究液压挖掘机在外激励作用下的振动性能,揭示柱塞泵压力脉动激励对液压挖掘机振动特性的影响机理,并通过试验进行验证。研究表明:当液压挖掘机处于定置回转、定置工作以及行走工况下,柱塞泵压力脉动激励将对液压挖掘机动态性能产生影响,而当液压挖掘机处于定置怠速工况下,柱塞泵压力脉动激励较小,此时其对液压挖掘机动态性的影响也较小。     

Optimization Design and Performance Analysis of Vehicle Powertrain Mounting System

The design strategies for powertrain mounting systems play an important role in the reduction of vehicular vibration and noise. As stiffness and damping elements connecting the transmission system and vehicle body, the rubber mount exhibits better vibration isolation performance than the rigid connection. This paper presents a complete design process of the mounting system, including the vibration decoupling, vibration simulation analysis, topology optimization, and experimental verification. Based on the 6?degrees?of?freedom vibration coupling model of the powertrain mounting system, an optimization algorithm is used to extract the best design parameters of each mount, thus rendering the mounting system fully decoupled and the natural frequency well configured, and the optimal parameters are used to design the mounting system. Subsequently, vibration simulation analysis is applied to the mounting system, considering both transmission and road excitations. According to the results of finite element analysis, the topological structure of the metal frame of the front mount is optimized to improve the strength and dynamic characteristics of the mounting system. Finally, the vibration bench test is used to verify the availability of the optimization design with the analysis of acceleration response and vibration transmissibility of the mounting system. The results show that the vibration isolation performance of the mounting system can be improved effectively using the vibration optimal decoupling method, and the structural modification of the metal frame can well promote the dynamic characteristics of the mounting system.     

High frequency testing of rubber mounts

Rubber and fluid-filled rubber engine mounts are commonly used in automotive and aerospace applications to provide reduced cabin noise and vibration, and/or motion accommodations. In certain applications, the rubber mount may operate at frequencies as high as 5000 Hz. Therefore, dynamic stiffness of the mount needs to be known in this frequency range. Commercial high frequency test machines are practically nonexistent, and the best high frequency test machine on the market is only capable of frequencies as high as 1000 Hz. In this paper, a high frequency test machine is described that allows test engineers to study the high frequency performance of rubber mounts at frequencies up to 5000 Hz.