某輕型卡車發(fā)動(dòng)機(jī)懸置系統(tǒng)的振動(dòng)測(cè)試與分析

摘 要:針對(duì)某輕型卡車動(dòng)力總成懸置系統(tǒng)進(jìn)行振動(dòng)測(cè)試，得到各懸置點(diǎn)在點(diǎn)火、怠速和熄火工況下的振動(dòng)響應(yīng)。在Matlab環(huán)境下對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)域和頻域處理。提出了懸置系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，從而提高隔振效果。

關(guān)鍵詞:發(fā)動(dòng)機(jī)懸置系統(tǒng)振動(dòng)測(cè)試

中圖分類號(hào):U463文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1674-098X(2011)05(a)-0146-02

隨著汽車工業(yè)的快速發(fā)展，大功率發(fā)動(dòng)機(jī)和輕量化汽車材料的使用，使得發(fā)動(dòng)機(jī)傳遞至車身的振動(dòng)幅值加大。發(fā)動(dòng)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(dòng)的主要激勵(lì)源。發(fā)動(dòng)機(jī)作為汽車最重要的振源之一，由它產(chǎn)生的振動(dòng)如果得不到很好的控制。本文通過對(duì)某汽車發(fā)動(dòng)機(jī)懸置系統(tǒng)的振動(dòng)測(cè)試與分析，提出了懸置系統(tǒng)的設(shè)計(jì)優(yōu)化方案。

1 發(fā)動(dòng)機(jī)懸置系統(tǒng)振動(dòng)測(cè)試試驗(yàn)方案

動(dòng)力裝置懸置的可以采用兩個(gè)懸置，三個(gè)懸置，四個(gè)懸置，甚至可以采用五個(gè)懸置。本汽車發(fā)動(dòng)機(jī)懸置系統(tǒng)采用四點(diǎn)式布置方式。懸置系統(tǒng)的懸置點(diǎn)分別位于左前、右前、左后、右后。其布置方案如圖1所示。采用三軸傳感器對(duì)各懸置點(diǎn)進(jìn)行加速度測(cè)試，測(cè)試方向分別為x、y、z，即前后、左右及上下方向。該測(cè)量坐標(biāo)系和標(biāo)準(zhǔn)的車身坐標(biāo)系重合。

測(cè)試分別在以下幾種情況下進(jìn)行:(1)左前、右前、左后、右后4個(gè)懸置點(diǎn)的點(diǎn)火-怠速-熄火過程;(2)左前、右前、左后、右后4個(gè)懸置點(diǎn)的怠速工況;(3)變速操縱桿點(diǎn)火-怠速-熄火過程;(4)方向盤點(diǎn)火怠速工況。試驗(yàn)采用丹麥BK測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集與分析。

2 試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理及分析

應(yīng)用Matlab軟件對(duì)點(diǎn)火、怠速和熄火工況下各懸置點(diǎn)的測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，作圖形轉(zhuǎn)換，得到各懸置點(diǎn)輸入輸出振動(dòng)加速度時(shí)域相應(yīng)曲線，對(duì)系統(tǒng)怠速工況下測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行傅里葉變換，得到對(duì)應(yīng)各階響應(yīng)的頻譜圖，近而分析整個(gè)懸置系統(tǒng)的隔振效果。

2.1 右懸置點(diǎn)怠速振動(dòng)的頻域分析

在對(duì)各懸置點(diǎn)怠速狀態(tài)下振動(dòng)的頻率響應(yīng)曲線分析時(shí)，其中右后懸置點(diǎn)的y、z方向的軟墊隔振效率分別為69.7%和64.1%，需要改善其隔振性能。圖2、圖3所示分別為怠速工況下右后懸置的懸上點(diǎn)和懸下點(diǎn)的x、y、z三個(gè)方向的振動(dòng)頻率響應(yīng)曲線的比較。

由圖3所示右后懸置點(diǎn)怠速振動(dòng)的頻域曲線分析知，右后懸置懸下點(diǎn)在z方向的一階響應(yīng)頻率16Hz左右，接近發(fā)動(dòng)機(jī)的低階激振頻率。通過增加該方向的懸置剛度，適當(dāng)提高后懸x向剛度，可以提高其隔振效率。

2.2 方向盤的三個(gè)方向振動(dòng)強(qiáng)度分析

略。

2.3 怠速工況下懸置軟墊的隔振效果分析

怠速工況下軟墊總成能量傳遞效率如表1所示，輸入、輸出分別為懸上和懸下的瞬時(shí)加速度值。

從表1可知，懸置基本能有效隔離動(dòng)力總成各個(gè)方向的振動(dòng)，其中左前、右前懸置點(diǎn)懸上和懸下振動(dòng)能量接近，因此處于比較良好的狀態(tài)。后懸置點(diǎn)X方向傳遞的能量接近，經(jīng)懸置軟墊后都為0.84m/s2，因此處于平衡狀態(tài)。而Z方向，左后懸置的激振較大，為右后懸置激振能量(加速度均方根值)的7.5倍，傳遞后的能量也達(dá)到了4倍，傳遞后Y方向也達(dá)到了2倍。動(dòng)力總成此處振動(dòng)存在不平衡，因此此處易產(chǎn)生激振。

由于發(fā)動(dòng)機(jī)懸置系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)特性與其懸置支承參數(shù)有密切關(guān)系，從試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析得到，總成懸置點(diǎn)在部分方向上振動(dòng)強(qiáng)度過大，致使總成隔振性能有所下降，需要對(duì)懸置系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，使其相互協(xié)調(diào)匹配，綜合優(yōu)化，以提高整車舒適性。優(yōu)化可以通過以下幾個(gè)方面實(shí)現(xiàn)。(1)提高后懸置軟墊x向的剛度，并控制剪切剛度;(2)提高動(dòng)力總成曲軸、活塞等部件的動(dòng)平衡要求，以改善動(dòng)力總成的振動(dòng);(3)加強(qiáng)懸置支架的強(qiáng)度。

3 結(jié)語

本文通過對(duì)某型號(hào)的輕型卡車發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力總成懸置系統(tǒng)的振動(dòng)測(cè)試，得出右后懸置點(diǎn)及變速操縱桿存在較大的振動(dòng)，提出了提高剛度、加強(qiáng)支架強(qiáng)度等優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。

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