【正文】 態(tài)復(fù)雜的特點(diǎn)。 隨著 技術(shù)的發(fā)展以及國家的經(jīng)濟(jì)實(shí)力的增強(qiáng)， 外界因素可漸漸的降低以至于可以忽略。而內(nèi)部本身因素隨著汽車技術(shù)的增強(qiáng)而降低。即路面會變得越來越平坦， 路面的激勵 也就會隨之 變得越來越來小，在這方面的影響在一定程度上得到了緩解；在另 一方面，現(xiàn)代 汽車的設(shè)計(jì)偏向 輕量化， 低能耗、高效率等。 越來越多的采用新型材料， 如高強(qiáng)度鋁合金材料或者其它高硬度耐高溫材料。因而 汽車的質(zhì)量得到了有效的降低， 但發(fā)動機(jī)的質(zhì)量相對來說還未 降低。從這個角度看， 也就是說 發(fā)動機(jī)的質(zhì)量在整車所占的比重就有所增加。 對于一般汽車而言 多采用平衡性較差的四缸四沖程 的發(fā)動機(jī) ， 況且轎車多采用整體式的薄壁結(jié)構(gòu)車身，這樣的車身彈性增加，振動趨勢上升，發(fā)動機(jī)對車身的振動激勵 相對增加，以上的諸多因素使得發(fā)動機(jī)激勵成為轎車的主要振源。機(jī)械 振動不僅引起本身結(jié)構(gòu)部件的損壞和壽命的縮短，而且 還會影響周 圍的精密儀器設(shè)備，降低其靈敏度和精確性，甚至?xí)蛊洳荒苷９ぷ?；振動所產(chǎn)生的噪聲還會影響人體健康、降低工作效率。而發(fā)動機(jī) 主要是它的振動傳至了車體， 引起了噪聲和振動。從而對車輛的乘坐舒適性和平順性 造成了很大的影響，對周圍的環(huán)境也有一定的自擾。因而如何降低 發(fā)動機(jī)的振動以及 如何 降第一章 緒 論 2 低發(fā)動機(jī)振動 而引起的 噪聲，提高汽車乘坐舒適性及整體 性能 ，已 是汽車工程領(lǐng)域研究的重要技術(shù) 課題。 發(fā)動機(jī)工作過程中產(chǎn)生的不平衡力和力矩與路面的不平度是汽車振動的主要激勵源。發(fā)動機(jī)作為汽車最 主要 的振源之一，由它 而 產(chǎn)生的振動如果得不到很好的控制， 會引起車身板金件與車架相連的其它零件等產(chǎn)生異常振動和噪聲，同時還會 影響汽車的操縱穩(wěn)定性和平順性，使乘員產(chǎn)生不舒服 性 和疲憊的感覺，嚴(yán)重時甚至損壞汽車的零部件，大大縮短汽車的運(yùn)行 壽命。 發(fā)動機(jī)的振動的傳遞路徑是有動力總成經(jīng)懸置傳遞到車架或車身上。 動 力總成振動引起的轎車乘員室結(jié)構(gòu)噪聲往往經(jīng)過多維路徑進(jìn)行傳遞 。 因此，最大限度地減小發(fā)動機(jī)產(chǎn)生的振動和噪聲向車架或車身的傳遞是汽車隔振和降噪的關(guān)鍵，作為振動傳遞路徑中的一個重要原件 — 動力總成的懸置，對于汽車的隔振和降噪來說，是一個特別重要的環(huán)節(jié)。 通常發(fā)動機(jī)在啟動和怠速等 低速工況下，動力總成將產(chǎn)生低頻大振幅的振動，導(dǎo)致車內(nèi)振動較大，降低乘坐舒適性；而發(fā)動機(jī)在中高速工況下，動力總成將表現(xiàn)為高頻小振幅，導(dǎo)致車內(nèi)噪聲較大。動力總成的懸置作為動力總成的隔振原件，對提高乘坐舒適性和降低車內(nèi)噪聲的傳播有重要的作用。如何設(shè)計(jì)和布置以圖獲得較佳的減振降噪效果的動力總成懸置系統(tǒng)設(shè)計(jì)也從最初的經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)發(fā)展成了一門科學(xué)。 因此，汽車發(fā)動機(jī)懸置振動傳遞測試與研究 顯得尤為重要。 目前，對發(fā)動機(jī)振動采取的措施主要有兩種： （ 1）削弱激勵振源，即從治本上考慮，如改善發(fā)動機(jī) 的 燃燒 狀況或者 平衡性能， 降低發(fā)動 機(jī)的整體質(zhì)量， 改進(jìn)發(fā)動機(jī)零部件 連接關(guān)系 ，改善 零部件的加工方法 ， 提高 加工儀器的 精度以及 裝配精度等 種種方案 。此種方法在一定程度上減弱了振源，但是 實(shí)際上，只要有運(yùn)動，振動就不可避免。我們能做的就是盡可能降低而已。因而 發(fā)動機(jī) 的振動是不可能的避免 ，因?yàn)榘l(fā)動機(jī) 只要工作就會運(yùn)動這也是所需要的。 （ 2）采用隔振 方法 ， 而隔振分為主動隔振和被動隔振兩種。所謂主動隔振就是振源是機(jī)器本身，使它與其它相關(guān)部件隔離，減少對周圍環(huán)境的影響。而被動隔離 就是振源來自其他系統(tǒng)，為減少振動對本機(jī)器的影響 所采用的隔振措施。 對于發(fā)動機(jī)振動的控制， 從改善振源上考慮。 效果不太明顯 ， 而且從改善振源上花費(fèi)代價相對來說也比較高，成本也相應(yīng)的增加。因而現(xiàn)在所采用更多的是從隔振，減振設(shè)備 上考慮。很多汽車公司和研究單位對懸置 系統(tǒng) 都進(jìn)行了大量 的實(shí)驗(yàn) 研究。 第一章 緒 論 3 1． 2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 一個良好的發(fā)動機(jī)懸置系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)能充分的減小發(fā)動機(jī) 的振動、 噪音，還能延長零部件的使用壽命，因此發(fā)動機(jī)懸置直接影響到汽車的乘坐舒適性 。 而且一個好的懸置系統(tǒng)其傳遞率 是比較 低的。同時車架傳遞到車身的傳遞率同樣低， 因此，發(fā)動機(jī)的振動經(jīng)過兩級傳遞其傳遞率是相當(dāng)?shù)偷摹? 上世紀(jì)二十年代，人們開始利用 橡膠的減振特性來降低發(fā)動機(jī)與車架之間的振動傳遞。 使用橡膠懸置元件來連接發(fā)動機(jī)與車架可以減小發(fā)動機(jī)向車架的振動傳遞，隔斷了振源傳遞路徑，在一定程度上可以改善汽車的乘坐舒適性。早在 1939年， Illife就 提出 了懸置系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一些基本原則，但是較為熟悉的六自由度解耦理論和計(jì)算方法是在 20世紀(jì) 50年代由 Horison和 Horovitz完成的。 1979年， Johnson首次將優(yōu)化技術(shù)應(yīng)用于懸置系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，并推出 COEMS(Computer optimization of Engine Mounting system)軟件 。 1982年， 、懸置位置、剛度、固有頻率和振動解禍等方面來考慮懸置的減振隔振性能，對傳統(tǒng)的懸置系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行了全面總結(jié)。 1990年， Hooker一 Jeeves優(yōu)化方案，對 懸 置系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，不僅可以在橡膠懸置上適用，還可以適用在液力懸置系統(tǒng)。 國內(nèi)學(xué)者對動力總成懸置及其 NVH特性的研究 起步比較晚 。從 1983年起，清華大學(xué)徐石安等人就開始對懸置系統(tǒng)進(jìn)行了研究 。 1985年，潘旭峰等人結(jié)合DD680大客車發(fā)動機(jī)懸置參數(shù)設(shè)計(jì)問題，應(yīng)用模糊集理論，通過移 頻、解禍，降低懸置處響應(yīng)力等途徑，對懸置參數(shù)進(jìn)行了模糊多目標(biāo)優(yōu)化，獲得了較為滿意的綜合效果。 1994年，王立公等人率先在國內(nèi)對液阻懸置結(jié)構(gòu)進(jìn)行了系統(tǒng)論述，闡述了各種典型液阻懸置的結(jié)構(gòu)工作吉林大學(xué)工程碩士學(xué)位論文原理和性能特點(diǎn)及其發(fā)展趨勢。 2022年，清華大學(xué)呂振華教授等對汽車動力總成三點(diǎn)式懸置系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了研究 ， 闡述了系統(tǒng)彈性 解耦 設(shè)計(jì)的理論基礎(chǔ)和重要性 。 傳遞函數(shù)的效率主要體現(xiàn)在懸置系統(tǒng)的好壞。而車身與車架的連接也是有橡膠隔振的，因而傳遞率的大小直接取決于橡膠材料以及設(shè)計(jì)的好壞。 隨著時代的前進(jìn)，懸置系統(tǒng) 性能越來越好，因而其傳遞率也越來越低。 傳遞路徑分析技術(shù) (Transfer Path Analysis,TPA)是一種基于試驗(yàn)的振動與噪聲分析方法 ,它可以用于解決任何振動噪聲源 傳遞路徑 接受體的問題。 TPA 技術(shù)在國外已經(jīng)發(fā)展了 15 年 ,現(xiàn)在的研究主要集中在如何提高精度與測試速度這兩方面。我國汽車 NVH領(lǐng)域應(yīng)用該技術(shù)還 屬于 剛起步階段。 第一章 緒 論 4 1． 3 懸置系統(tǒng)與傳遞函數(shù)的介紹 汽車發(fā)動機(jī)懸置系統(tǒng)是指動力總成與車架或車身之間的彈性連接系統(tǒng)，該系統(tǒng)設(shè)計(jì)的優(yōu)劣直接影響汽車的振動與乘坐舒適性。近 些 年來，隨著汽車的輕量 化設(shè)計(jì)技術(shù)的推廣以及平衡性較差的四缸發(fā)動機(jī)的應(yīng)用，尤其是發(fā)動機(jī)前置一前驅(qū)型在轎車中的廣泛應(yīng)用，使得動力總成對汽車平順性的影響越來越突出。 在受各種干擾力作用的情況下，懸置應(yīng)能有效地限制其最大位移，以避免發(fā)生臨近件的干涉 。同時，它應(yīng)具有良好的隔振作用，既要降低來自發(fā)動機(jī)的振動沖擊，也要降低來自路面的振動與沖擊。因此懸置系統(tǒng)的功能是 : (1)減少由動力總成振動所引起的結(jié)構(gòu)噪聲，并減少聲波的傳遞 。 (2)降低由動力總成振動引起的人體不舒服及疲勞 。 (3)防止部件的疲勞、損壞 :如散熱器、繼電器、儀表等等 。 (4)限制動力總成的過大位移。 總的來說，懸置具有三大功能 :支撐、限位和隔振，既減小動力總成車架傳遞的振動，也減小路面向動力總成傳遞的振動。 汽車的懸置系統(tǒng)主要由橡膠減振塊組成 ，橡膠減振塊承受著發(fā)動機(jī)的重量，在受各種干擾力作用的情況下 .應(yīng)能有效地限制其最大位移，以避免發(fā)生與鄰近部件的干擾，同時 它應(yīng)具有良好的隔振作用 :既要降低來自發(fā)動機(jī)的振動與沖擊，也要降低來自路面的振動與沖擊。橡膠減振塊的結(jié)構(gòu)形式通常為壓縮型、剪切型、復(fù)合型 3 種，如下圖所示 : 壓縮型 剪 切型 復(fù)合型 其減振原理如下： 第一章 緒 論 5 單向隔振原理 下圖 為力傳遞率隨頻率比及阻尼比的變化情況，圖中可以看到力傳遞率小于1 的區(qū)域是隔振所需要的區(qū)域，發(fā)動機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)需要在該區(qū)域一大于懸置系統(tǒng)的固有頻率的 2 倍。一般發(fā)動機(jī)的 運(yùn)轉(zhuǎn) 區(qū)間為確定的，這要求盡量減小懸置系統(tǒng)的固有頻率，使發(fā)動機(jī)的激勵遠(yuǎn)離懸置的固有頻率，同時盡量較小阻尼，從而減小力傳遞率。 力傳遞率隨頻率比及阻尼比的變化情況 傳遞函數(shù)是零初始條件下 線性系統(tǒng) 響應(yīng)（即輸出）量的 拉普拉斯變換 （或 z變換）與激勵（即輸入）量的拉普拉斯變換之比。記作 G（ s） =Y（ s） /U（ s） ，其中 Y（ s）、 U（ s)分別為輸出量和輸入量的拉普拉斯變換。本課程的函數(shù)傳遞指的是發(fā)動機(jī)的振動經(jīng)過懸置系統(tǒng)傳遞到懸架，再由懸架經(jīng)過減振系統(tǒng)傳遞到 車身，最后由車身傳遞到人的一個過程 。如下： 懸架的振動過懸置系統(tǒng)經(jīng)發(fā)動機(jī)的振動車身的振動 人車身及懸架連接點(diǎn) 座椅 傳遞過程圖 考慮到這個過程比較復(fù)雜，以及本人的能力有限，因而本課程只研究前兩級傳遞函數(shù)的效率。 傳遞函數(shù)的一些性質(zhì)如下： 傳遞函數(shù)是一種數(shù)學(xué)模型，與系統(tǒng)的微分方程相對應(yīng)。 是系統(tǒng)本身的一種屬性，與輸入量的大小和性質(zhì)無關(guān)。 只適用于線性定常系統(tǒng)。 傳遞函數(shù)是單變量系統(tǒng) 描述 ，外部描述。 第一章 緒 論 6 1． 4 研究內(nèi)容 及實(shí)施步驟 汽車振動、噪聲及因其而引發(fā)的車輛乘坐舒適性問題，即 NVH（ Noise, Vibration amp。 Harshness） 問題，是衡量汽車 產(chǎn)品質(zhì)量的一個綜合性問題。它給用戶的感受最直接，越來越影響到產(chǎn)品的美譽(yù)度和市場占有率，因此受到各大整車制造企業(yè)和零部件企業(yè)的普遍關(guān) 注 。 1994年 Hvun Kim、 MvunGvn Kim等學(xué)者 就車體彈性對動力總成的影響進(jìn)行了研究，指出懸置系統(tǒng)共振頻率應(yīng)避開車體彈性模態(tài)共振頻率和車輪不平衡而產(chǎn)生的車輪跳動頻率，以保證汽車行駛的乘坐舒適性 。 動力總成懸置系統(tǒng)作為汽車的一個重要子系統(tǒng)，其振動傳遞特性對汽車舒適性有很大影響。適當(dāng)選擇動力總成懸置系統(tǒng)的參數(shù)可降低汽車整車的振動和噪聲水平，改善其 NVH(Noise， Vibrationamp。Harshness，聲振舒適性 )，同時還可以保證動力總成工作安全可靠，避免動力總成零部件及其附件的過早損壞。 研究內(nèi)容 本課程研究的是懸置系統(tǒng)的傳遞率， 通過激勵信號以及傳感器的到合適的圖像，再經(jīng)過數(shù)據(jù)處理 及分析 ， 從而得到一個傳遞率。而再通過 MATLAB的處理可得到一個傳遞率的圖像。激勵系統(tǒng)主要包過信號源、功率放大器和激振器 ，常用的激勵信號有正弦、隨即、瞬態(tài)和周期等。當(dāng)激勵結(jié)構(gòu)時，激勵信號經(jīng)功率放大器放大，推動 激振器，功率放大器和激振器相匹配。常用的激勵方法有激振器激勵和錘 擊兩種。此外還有階躍釋放和環(huán)境激勵（如發(fā)動機(jī)自身激勵或風(fēng)動激勵）等方法，本文激勵信號采用錘擊法而得到圖像和數(shù)據(jù)。 實(shí)施步驟 懸置 系統(tǒng)的傳遞率主要是通過實(shí)驗(yàn)來得