【正文】 ， 在此向尊敬的老師表示崇高的敬意和衷心的感謝。 安徽工程大學(xué)成人高等教育畢業(yè)設(shè)計(jì) 33 第四章 總結(jié) 動(dòng)力總成懸置系統(tǒng)的力學(xué)模型和數(shù)學(xué)模型，并運(yùn)用拉格朗日定理，建立了系統(tǒng)的振動(dòng)微分方程。 懸置點(diǎn)的受力分析 懸置支架的材料為 QT45010，屈服強(qiáng)度為 450Mpa，在應(yīng)力分析中，最大應(yīng)力不許超過(guò) 450Mpa。此時(shí)，可將振動(dòng)傳遞率表達(dá)式簡(jiǎn)化為： （ ） 振動(dòng)傳遞率 = ? ?2211fR? 在這種情況下：頻率比小于 1 時(shí)，振動(dòng)被放大。這種振動(dòng)稱為受迫振動(dòng)。此二者是個(gè)矛盾體，因此在懸置設(shè)計(jì)中如何最優(yōu)化選取懸置剛度是一個(gè)極為重要的問(wèn)題。 根據(jù)這幾點(diǎn)假設(shè) ,發(fā)動(dòng)機(jī)懸置系統(tǒng)可簡(jiǎn)化為如圖一所示的模型： 微分方程的建立 選取動(dòng)力總成平衡 位置時(shí)的重心為坐標(biāo)系原點(diǎn) ,軸平行于曲軸軸線指向汽車前進(jìn)方向 ,軸垂直于各氣缸中心線所在的平面指向發(fā)動(dòng)機(jī)左側(cè) ,軸鉛垂向上 動(dòng)力總成在空間的運(yùn)動(dòng)具有六個(gè)自由度 ,即三個(gè)沿相互垂直的通過(guò)質(zhì)心的軸線的往復(fù)運(yùn)動(dòng)和饒三個(gè)軸線的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) ,假設(shè)動(dòng)力總成的廣義位移為： ? ? Tx y zQ x y z ? ? ?? 安徽工程大學(xué)成人高等教育畢業(yè)設(shè)計(jì) 22 系統(tǒng)的動(dòng)能及質(zhì)量矩陣 M 由剛體動(dòng)力學(xué)可知，發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力總成系統(tǒng)做剛體運(yùn)動(dòng)時(shí)的動(dòng)能為： ? ?2 2 2 2 2 212 x x y y z z x y x y y z y z x z x zT m x m y m z J J J J J J? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? 12 TQ MQ? 式中： ? ? Tx y zQ x y z ? ? ?? 是廣義速度矢量； M 為質(zhì)量矩陣。通常使繞曲軸旋轉(zhuǎn)方向的固有頻率處于發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)的擾動(dòng)頻率之外 。 m ——?jiǎng)恿偝蓱抑孟?統(tǒng)總質(zhì)量 安徽工程大學(xué)成人高等教育畢業(yè)設(shè)計(jì) 20 根據(jù)打擊中心理論布置前、后懸置，使得路面等輸入力給前懸置或后懸置施加沖擊力時(shí)，施加在前懸置的力不能傳到后懸置，而施加在后懸置的力也不能傳給前懸置，即前、后懸置所遭受到的沖擊不致相互影響，從而達(dá)到良好的隔振效應(yīng)。 時(shí) ，各個(gè)汽缸 存在著嚴(yán)重的二次不平衡慣性力，它將引起機(jī)組劇烈的縱搖振動(dòng) 。現(xiàn)剛體作多自由度耦合振動(dòng)，系統(tǒng)動(dòng)能由下式表達(dá)： ? ? ? ?? ? 2/xMxT T ??? 當(dāng)系統(tǒng)作第 i 階主振動(dòng)時(shí)的最大動(dòng)能為： ? ? ? ? ? ?? ? 2/2m a x iTiii MT ???? 其展開(kāi)式為： ? ? 2/)()(61612m a x ? ?? ?? l k klkiliii mT ??? （ 224） 上式由 36 項(xiàng)累加而成， i? 為第 i 階固有頻率。 解耦對(duì)于動(dòng)力總成的隔振來(lái)說(shuō)，是一種非常方便的措施。 由不平衡量引起的激振力是離心力，它的大小與轉(zhuǎn)速平方成正比，只有在高轉(zhuǎn)速時(shí)其作用才明顯；而著火脈沖的激勵(lì)作用只有在低速時(shí)才明顯，因此 一般在高轉(zhuǎn)速 作用 下由不平衡的慣性力和力矩引起的振動(dòng)大些，而在轉(zhuǎn)速低時(shí)則由不平衡的簡(jiǎn)諧扭矩引起的振動(dòng)大些。 安徽工程大學(xué)成人高等教育畢業(yè)設(shè)計(jì) 17 （ 3）不平衡的反作用簡(jiǎn)諧扭矩 。支承數(shù)目主要是根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)類型，前后承載重量分配以及激振力情況而定的。在這種布置 方式中， 每個(gè)彈性支承的三個(gè)相互垂直的剛度軸相對(duì)于參考坐標(biāo)軸的布置是：除了 一根 軸平行于參考坐標(biāo)外，其它兩 根 軸分別與參考坐標(biāo)軸有一夾角 θ。任意布置的懸置型式會(huì)導(dǎo)致懸置元件 間 各向剛度的相互耦合 。 4） 發(fā)動(dòng)機(jī)與底盤(pán)之間的連接零件必須要有足夠的柔性 如：排氣管、進(jìn)氣管、燃油管、冷卻水管、油門(mén)操縱機(jī)構(gòu)及變速箱操縱機(jī)構(gòu)等。 6)為整車平順性及排放達(dá)標(biāo)做貢獻(xiàn)。 1. 3 本課題研究的內(nèi)容和方法 發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)是指發(fā)動(dòng)機(jī)在整車上的安裝應(yīng)用工程，是在整車布置允許的空間內(nèi)，根據(jù)整車的工作周期、負(fù)荷系數(shù)、工作環(huán)境、性能和大修期，合理地選擇、設(shè)計(jì)發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)中的零部件，使之與發(fā)動(dòng)機(jī)相匹配。 1985 年，潘旭峰等人結(jié)合 DD680 大客車發(fā)動(dòng)機(jī)懸置參數(shù)設(shè)計(jì)問(wèn)題，應(yīng)用模糊集理論，通過(guò)移頻、解耦來(lái)降低懸置處響應(yīng)力等各種途徑，對(duì)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。因而現(xiàn)代的國(guó)外轎車已大部分采用了新一代的液力懸置來(lái)取代傳統(tǒng)的橡膠懸置，以滿足更高的整車性能要求。 （ 2） 關(guān)鍵技術(shù) ： 1) 符合國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)且掌握知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高性能發(fā)動(dòng)機(jī) ； 2) 聯(lián)合國(guó)際設(shè)計(jì)公司全新開(kāi)發(fā)的全系列駕駛室； 3) 以 Benz Actros 底盤(pán)技術(shù)為基礎(chǔ)，引鑒歐洲重卡先進(jìn)技術(shù)； 4) 電子遠(yuǎn)程車輛管理系統(tǒng)。 良好的操作穩(wěn)定性、平順性和低振動(dòng)、低噪聲是現(xiàn)代車輛的重要標(biāo)志。運(yùn)用 ADAMS 軟件進(jìn)行了動(dòng)力總成懸置系統(tǒng)的模型仿真驗(yàn)證，通過(guò)振動(dòng)模態(tài)分析的方法研究了優(yōu)化前后懸置系 統(tǒng)的隔振性能。 10 總 分 評(píng)語(yǔ)： 評(píng)閱人 ： 年 月 日 安徽工程大學(xué)成人高等教育畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 附件 5： 成人高等教育畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯結(jié)果表 學(xué)生姓名 教學(xué)站 安徽工程大學(xué) 論文 題目 汽車動(dòng)力總成懸置系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì) 專業(yè)班級(jí) 車輛工程 序號(hào) 評(píng)審項(xiàng)目 指 標(biāo) 滿分 評(píng)分 1 報(bào)告內(nèi)容 思路清新；語(yǔ)言表達(dá)準(zhǔn)確 ， 重點(diǎn)突出；概念清楚，方法正確，論據(jù)充分，分析歸納合理；結(jié)論有應(yīng)用或參考價(jià)值。 10 2 工作量 完成任務(wù)書(shū)規(guī)定的內(nèi)容，工作量飽滿。 10 3 業(yè)務(wù)能力 與水平 有收集、 綜合 和正確利用各種信息并獲取新知識(shí)的能力。 30 4 質(zhì) 量 條理清晰，結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)；文筆流暢，語(yǔ)言通順；方法正確，分析、論證充分；設(shè)計(jì)、計(jì)算正確，工藝可行，設(shè)計(jì)圖紙質(zhì)量高，標(biāo)準(zhǔn)使用規(guī)范； 專業(yè)名詞術(shù)語(yǔ) 準(zhǔn)確。所得結(jié)論具有應(yīng)用或參考價(jià)值。 5 4 答 辯 回答問(wèn)題有理論依據(jù)，基本概念清楚。近年來(lái)，汽車設(shè)計(jì)向著輕型化、經(jīng)濟(jì)型化方向發(fā)展，但是少缸、大功率發(fā)動(dòng)機(jī)往往可能使發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)激勵(lì)增大，而輕型化的車身又 使其剛度變低，從而導(dǎo)致由發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力總成傳遞至車身的振動(dòng)加劇，使車內(nèi)的振動(dòng)和噪聲特性惡化。合理的設(shè)計(jì)發(fā)動(dòng)機(jī)懸置系統(tǒng)，可以降低動(dòng)力總成和車輛的振動(dòng)水平，減少動(dòng)力總成傳遞到車身的激振力，降低由此激發(fā)的車身和底盤(pán)相關(guān)零件的振動(dòng)和噪聲，從而明顯提高車輛的耐久性和乘坐舒適性。 1979年， Johson 首次用數(shù)學(xué)的優(yōu)化手段，進(jìn)行懸置系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，他以合理配置系統(tǒng)的固有頻率和實(shí)現(xiàn)各自由度 之間的振動(dòng)解耦為目標(biāo)函數(shù)，以懸置剛度和懸置坐標(biāo)為設(shè)計(jì)變量進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算，取得比較令人滿意的優(yōu)化成果。經(jīng)過(guò) 20 多年的發(fā)展，液力懸置結(jié)構(gòu)由簡(jiǎn)單到復(fù)雜，控制方式也由被動(dòng)式發(fā)展到半主動(dòng)控制式及和主動(dòng)控制式，設(shè)計(jì)生產(chǎn)技術(shù)日趨成熟，應(yīng)用日趨廣泛，液力懸置已成為動(dòng)力總成懸置未來(lái)發(fā)展的必然趨勢(shì)。 1994 年，王立公等人率先在國(guó)內(nèi)對(duì)液阻懸置結(jié)構(gòu)發(fā)展進(jìn)行了系統(tǒng)論述，闡述了各種典型的液阻懸置的結(jié)構(gòu)工作原理和性能特點(diǎn)及其發(fā)展趨勢(shì)。 使發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)達(dá)到以下要求： 1)能保證發(fā)動(dòng)機(jī)總成在汽車規(guī)定的任何使用 條件下輸出正常的功率、扭矩。 安徽工程大學(xué)成人高等教育畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 第二章 汽車動(dòng)力總成懸置系統(tǒng)的設(shè)計(jì)理論 汽車動(dòng)力總成懸置系統(tǒng)的作用 1） 隔離振動(dòng) 在發(fā)動(dòng)機(jī)所有工作轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的振動(dòng)必須通過(guò)懸置系統(tǒng)加以隔離，盡可能降低傳給汽車底盤(pán)和車身的振動(dòng)。 6） 克服和平衡因扭矩輸出而產(chǎn)生的發(fā)作用力。 這是一種常見(jiàn)的、傳統(tǒng)的布置方式，它布局簡(jiǎn)單、安裝容易。 （ 3） 會(huì)聚式 。 在選擇支承點(diǎn)的布置位置時(shí)還應(yīng)該考慮兩方面 的問(wèn)題：一是打擊中心問(wèn)題；二是機(jī)身一階彎曲振動(dòng)問(wèn)題。 （ 6）由路面不平坦引起 (屬低頻隨機(jī)振動(dòng) )。如：動(dòng)力總成懸置系統(tǒng)六自由度解耦或部分解耦；系統(tǒng)固有振動(dòng)頻率的配置；系統(tǒng)的振動(dòng)傳遞率或支承處動(dòng)反力最小等方法。這時(shí)，可以從能量角度來(lái)考慮解耦。令 k=i，同時(shí)由式（ 226）可知，必有如下結(jié)果： ii? 不等于 0 il? =0 l=1～ 6 l 不等于 i 由于坐標(biāo)耦合相互對(duì)應(yīng)，對(duì)于其余模態(tài)也有： ik? =0 k=1～ 6 k 不等于 i 此時(shí)就相當(dāng)于振型矩陣 ??? 中第 i 行第 j 列的非對(duì)角元素全為零。 圖 如圖 所示，設(shè)在極短的時(shí)間內(nèi)前懸置點(diǎn)上作用著很大的干擾力或沖擊力，如果后懸置點(diǎn)不產(chǎn)生移動(dòng)，而只產(chǎn)生繞后懸置的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，則后懸置所處的位置稱為前懸置的打擊中心。 振動(dòng) 系統(tǒng)固有頻率的配置 固有頻率的配置是以動(dòng)力總成系統(tǒng)的固有頻率的合理分配為目標(biāo)，以懸置參數(shù)為設(shè)計(jì)變量的優(yōu)化方法。 系統(tǒng)振動(dòng)傳遞率或支承處響應(yīng)力最小 懸置支承處響應(yīng)力最小，是積極隔離振動(dòng)的重要出發(fā)點(diǎn)。 在小位移假設(shè)的前提下，按照運(yùn)動(dòng)關(guān)系，系統(tǒng)中任一點(diǎn)在直角坐標(biāo)系中的位移和廣義坐標(biāo)中變形之間的關(guān)系為： iiX TQ?? 式中： 1 0 0 00 1 0 00 0 1 0iii i iiizyT z xyx?????????? ix 、 iy 、 iz —— 第 i 個(gè)懸置在總體坐標(biāo)系中的安裝位置坐標(biāo)； 綜合以上式子，系統(tǒng)的勢(shì)能可表示為： 411122T T T Ti i i i i i iiU Q T C D C T Q Q K Q???? 式中： K —— 動(dòng)力總成懸置系統(tǒng)在廣義坐標(biāo)系中的剛度 矩陣； 41TTi i i i iiK T C D C T?? ? 41TTi i i i iiK T C D C T?? ? 微分方程 采用拉格朗日方程： 安徽工程大學(xué)成人高等教育畢業(yè)設(shè)計(jì) 24 i i i id T T V D Fd x Q Q Q Q??? ? ? ?? ? ? ???? ? ? ??? 式中： T —— 系統(tǒng)動(dòng)能； V —— 系統(tǒng)勢(shì)能； D —— 系統(tǒng)耗散能； F —— 激勵(lì)力向量。在設(shè)計(jì)和虛擬樣機(jī)階段對(duì)不同的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行反復(fù)的比較、評(píng)估、改進(jìn)，可以減少道路試驗(yàn)和產(chǎn)品試制的時(shí)間和次數(shù)，避免重復(fù)設(shè)計(jì)，降低開(kāi)發(fā)成本。另一類是外振源，由道路不平引起，并通過(guò)車輪懸掛系統(tǒng)及車架傳遞給發(fā)動(dòng)機(jī) +變速箱總成的振動(dòng)，這種由道路不平引起的振動(dòng)頻率很低，大約在 1～ 3Hz。 頻率比與隔振效果的關(guān)系表： 表 頻率比與隔振效果及人體感覺(jué) 頻率比 fR 隔振效果 % 人體感覺(jué) 頻率比f(wàn)R 隔振效果 % 人體感覺(jué) 10 特好 2 可以 4 特好 20 明顯 3 很好 1 沒(méi)有效果 好 1 共振 極壞 安徽工程大學(xué)成人高等教育畢業(yè)設(shè)計(jì) 27 懸置系統(tǒng)設(shè)計(jì) 參數(shù)的確定 根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)布置情況， L41AB 發(fā)動(dòng)機(jī)懸置系統(tǒng)相關(guān)參數(shù)如下： 發(fā)動(dòng)機(jī) +變速箱總成的濕重 發(fā)動(dòng)機(jī)的濕重： 1230kg 變速箱的濕重： 450kg 發(fā)動(dòng)機(jī)＋變速箱： 1680kg 坐標(biāo)系 表 發(fā)動(dòng)機(jī) — 變 速箱重心坐標(biāo) 發(fā)動(dòng)機(jī)坐標(biāo)系 X Y Z 發(fā)動(dòng)機(jī)重心 233 變速箱重心 0 0 表 轉(zhuǎn)換為整車坐標(biāo) 整車坐標(biāo)系 X Y Z 發(fā)動(dòng)機(jī)重心 變速箱重心 0 其它有關(guān)的發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù) 發(fā)動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速： 1900 轉(zhuǎn) /分鐘 發(fā)動(dòng)機(jī)低怠速轉(zhuǎn)速： 625 轉(zhuǎn) /分鐘 發(fā)動(dòng)機(jī)全負(fù)荷額定功率： 338KW 發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩： 2200 N 安徽工程大學(xué)成人高等教育畢業(yè)設(shè)計(jì) 30 圖 后懸置支架應(yīng)力圖 后懸置支架 1，最大應(yīng)力 ，后懸置支架 2