悬置系统培训主要内容.ppt

单自由度系统的振动 单自由度系统的振动 单自由度频响函数如下图，从图中可以看出： 当激励频率大于固有频率的1.414倍时，即频率比大于1.414时系统才有隔振效果，当小于时系统的振动被放大。 刚度越低隔振效果越好，即NVH特性越好 低频下大阻尼有利于衰减系统的振动，高频下小阻尼有利于隔振。因此系统在低频下最好具有大阻尼，在高频下具有小阻尼。 悬置的静刚度、动刚度 静刚度：弹性零件的静刚度是指产生单位变形量的弹簧负荷，即力与位移的比值 动刚度：激励的幅值与位移的幅值之比 动刚度与静刚度的关系 橡胶悬置的动刚度和阻尼角较为复杂，它与激励频率、振幅和预载有关系 悬置系统动刚度与位移的关系 假设悬置在受到外力的作用下，其位移为 其受力为： 上式为一个椭圆方程，其中力与位移的关系如下： 双自由度系统的振动 求解 就可得到系统的固有频率 双自由振动系统有两个振动固有频率和振动形态。 振动耦合描述 一般振动系统都存在耦合现象，振动耦合分为弹性耦合和惯性耦合，出现任何一种都称之为振动耦合。 刚度矩阵的非对角元素存在非零元素则为弹性耦合和静力耦合。 质量矩阵的非对角元素存在非零元素则为动力耦合或惯性耦合 如果振动系统在某坐标系下出现耦合现象时，沿某一广义坐标的振动将会引起沿其它坐标方向的振动，这样对振动控制不利。如果系统存在耦合现象时，在外界力的作用下，系统的的位移相对较大。 下面以二自由度振动系统为例进行说明。 振动耦合描述 解耦的系统 耦合的系统 系统随k和L的不同，对解耦的稳健特性液不同。对于动力总成悬置系统对解耦的稳健特性有时很差。稳健特性和隔振器的布置位置有很大关系。耦合特性通常用模态动能的角度去描述。 悬置系统的模型建立 悬置计算时采用的坐标系： 原点为动力总成的质心，X轴平行与曲轴中心线指向发动机前方，Z轴沿气缸中心线垂直向上，Y轴按右手定则确定。 进行悬置系统计算需要的参数： 动力总成的质量、质心位置、惯性参数 各个悬置的刚度数据 各个悬置的位置数据和安装角度。 有了以上参数通过拉格朗日方程就可得到系统的振动方程。 需要求解系统的动能、势能和耗散能。 举例说明？ 系统动能T的求解 动力总成悬置系统振动时的动能是其平动动能与绕质心的转动动能之和： Vi为第i个微小质量相对于质心的速度。 对于平动动能 对于转动动能 系统势能U的求解 假设系统有n个悬置，其弹性主轴ui，vi，wi与动力总成坐标系G0—xyz的夹角如右表所示。对于动力总成悬置系统的第i个悬置，其三个主轴方向的刚度为Kxi，Kyi，Kzi（包括液压悬置的当量刚度），坐标为xi，yi，zi的悬置的位移矢量为： 设悬置的弹性主轴的单位矢量为： 则悬置的位移矢量沿三个弹性主轴方向的分量为： 写成矩阵形式： 悬置系统的势能为： 用矩阵表示为： 刚度矩阵为 系统的耗散能 由于悬置系统存在粘性阻尼，因此系统存在由阻尼产生的耗散能，它的求求解过程和势能的求解方法完全相同。 通过拉格朗日方程就可得到系统振动方程 为系统的外界激励 发动机激励分析 一般来说，发动机的激励取决于发动机的平衡特性，即和发动机的型式、缸数、工作转速、曲柄排列以及发火次序等有关。一般高转速下由不平衡的惯性力（力矩）引起的振动大些，而转速低（如怠速）则由不平衡的简谐扭矩引起的振动大些。对于四缸发动机其主要激励为低速区段的二阶扭矩波动和高速区段的二阶惯性力。 同时存在其它耦数阶的激励，但阶数越高幅值越小 惯性力为： 不平衡扭矩为： 二阶激振频率是四缸发动机的主要激振频率。 对于直列发动机其激励的主频率可按下式计算。 悬置系统固有频率的计算方法 在进行动力总成的固有特性分析时，一般都将振动系统简化为一个无阻尼系统自由振动系统，因为系统的结构阻尼对于系统的固有特性影响较小，阻尼的作用只是在于降低系统的共振峰值。 悬置系统耦合状态的评价计算方法 一般动力总成悬置系统在动力总成坐标系下的振动是耦合的，当在某阶固有频率下存在多个方向的振动。振动耦合是对振动是相对不利的。 悬置系统耦合状态的评价计算方法 当悬置系统做某阶主振动时，它的总的振动能量即它的模态动能是一定的，并且假设全部的振动能量都分布在动力总成的六个广义坐标方向，各个方向的所占总能量的百分比就是代表了该方向的耦合度。举例如下： 当动力总成做某阶振动时，各方向的振动能量占的百分比如下： 当悬置系统作j阶主振动时，其最大动能为： 这里假定系统的全部动能只分配于这六个广义坐标上。这样在第k个广义坐标上