【正文】 態(tài)復雜的特點。 隨著 技術的發(fā)展以及國家的經(jīng)濟實力的增強， 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的增強而降低。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 汽車的設計偏向 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 ， 況且轎車多采用整體式的薄壁結構車身，這樣的車身彈性增加，振動趨勢上升，發(fā)動機對車身的振動激勵 相對增加，以上的諸多因素使得發(fā)動機激勵成為轎車的主要振源。機械 振動不僅引起本身結構部件的損壞和壽命的縮短，而且 還會影響周 圍的精密儀器設備，降低其靈敏度和精確性，甚至會使其不能正常工作；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 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)動機的振動以及 如何 降第一章 緒 論 2 低發(fā)動機振動 而引起的 噪聲，提高汽車乘坐舒適性及整體 性能 ，已 是汽車工程領域研究的重要技術 課題。 發(fā)動機工作過程中產(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，嚴重時甚至損壞汽車的零部件，大大縮短汽車的運行 壽命。 發(fā)動機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構噪聲往往經(jīng)過多維路徑進行傳遞 。 因此，最大限度地減小發(fā)動機產(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，導致車內(nèi)振動較大，降低乘坐舒適性；而發(fā)動機在中高速工況下，動力總成將表現(xiàn)為高頻小振幅，導致車內(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。如何設計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)設計也從最初的經(jīng)驗設計發(fā)展成了一門科學。 因此，汽車發(fā)動機懸置振動傳遞測試與研究 顯得尤為重要。 目前，對發(fā)動機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 的 燃燒 狀況或者 平衡性能， 降低發(fā)動 機的整體質(zhì)量， 改進發(fā)動機零部件 連接關系 ，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 實際上，只要有運動，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 的振動是不可能的避免 ，因為發(fā)動機 只要工作就會運動這也是所需要的。 （ 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器本身，使它與其它相關部件隔離，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)，為減少振動對本機器的影響 所采用的隔振措施。 對于發(fā)動機振動的控制， 從改善振源上考慮。 效果不太明顯 ， 而且從改善振源上花費代價相對來說也比較高，成本也相應的增加。因而現(xiàn)在所采用更多的是從隔振，減振設備 上考慮。很多汽車公司和研究單位對懸置 系統(tǒng) 都進行了大量 的實驗 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)動機懸置系統(tǒng)應當能充分的減小發(fā)動機 的振動、 噪音，還能延長零部件的使用壽命，因此發(fā)動機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)動機的振動經(jīng)過兩級傳遞其傳遞率是相當?shù)偷摹? 上世紀二十年代，人們開始利用 橡膠的減振特性來降低發(fā)動機與車架之間的振動傳遞。 使用橡膠懸置元件來連接發(fā)動機與車架可以減小發(fā)動機向車架的振動傳遞，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)設計的一些基本原則，但是較為熟悉的六自由度解耦理論和計算方法是在 20世紀 50年代由 Horison和 Horovitz完成的。 1979年， Johnson首次將優(yōu)化技術應用于懸置系統(tǒng)的設計，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)設計進行了全面總結。 1990年， Hooker一 Jeeves優(yōu)化方案，對 懸 置系統(tǒng)進行優(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，清華大學徐石安等人就開始對懸置系統(tǒng)進行了研究 。 1985年，潘旭峰等人結合DD680大客車發(fā)動機懸置參數(shù)設計問題，應用模糊集理論，通過移 頻、解禍，降低懸置處響應力等途徑，對懸置參數(shù)進行了模糊多目標優(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)對液阻懸置結構進行了系統(tǒng)論述，闡述了各種典型液阻懸置的結構工作吉林大學工程碩士學位論文原理和性能特點及其發(fā)展趨勢。 2022年，清華大學呂振華教授等對汽車動力總成三點式懸置系統(tǒng)的設計方法進行了研究 ， 闡述了系統(tǒng)彈性 解耦 設計的理論基礎和重要性 。 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計的好壞。 隨著時代的前進，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 (Transfer Path Analysis,TPA)是一種基于試驗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領域應用該技術還 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)設計的優(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 化設計技術的推廣以及平衡性較差的四缸發(fā)動機的應用，尤其是發(fā)動機前置一前驅(qū)型在轎車中的廣泛應用，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，它應具有良好的隔振作用，既要降低來自發(fā)動機的振動沖擊，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構噪聲，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)動機的重量，在受各種干擾力作用的情況下 .應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 它應具有良好的隔振作用 :既要降低來自發(fā)動機的振動與沖擊，也要降低來自路面的振動與沖擊。橡膠減振塊的結構形式通常為壓縮型、剪切型、復合型 3 種，如下圖所示 : 壓縮型 剪 切型 復合型 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)動機的運轉(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)動機的 運轉(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)動機的激勵遠離懸置的固有頻率，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（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)動機的振動車身的振動 人車身及懸架連接點 座椅 傳遞過程圖 考慮到這個過程比較復雜，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)學模型，與系統(tǒng)的微分方程相對應。 是系統(tǒng)本身的一種屬性，與輸入量的大小和性質(zhì)無關。 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 注 。 1994年 Hvun Kim、 MvunGvn Kim等學者 就車體彈性對動力總成的影響進行了研究，指出懸置系統(tǒng)共振頻率應避開車體彈性模態(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。當激勵結構時，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)動機自身激勵或風動激勵）等方法，本文激勵信號采用錘擊法而得到圖像和數(shù)據(jù)。 實施步驟 懸置 系統(tǒng)的傳遞率主要是通過實驗來得