汽车动力悬置开题报告Word文档下载推荐.docx

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2014年4月10日

附件B:

毕业设计（论文）开题报告

1、课题的目的及意义（含国内外的研究现状分析或设计方案比较、选型

分析等）

随着汽车产业的迅猛发展，人们对汽车乘坐舒适性要求越来越高，人们开始探索如何实现汽车隔振的研究。

汽车动力总成是汽车振动的主要激振源之一，对汽车的乘坐舒适性有很大的影响。

理想的动力总成隔振器的动态刚度和阻尼应具有频变特性和幅变特性。

传统的被动悬置难以满足全频率范围内的隔振要求。

为了实现动力总成悬置在工作频率范围内的可调性，本文提出了基于磁流变液可调阻尼的悬置，并运用计算机模拟和实验研究相结合方法对动力总成悬置进行静、动刚度的模拟和验证。

如何有效的隔离发动机震动向车架的传递，已经成为汽车开发中的重要课题。

动力总成悬置作为用以隔离发动机震动能量向车体传递的隔震系统，它起的作用日益受到重视通过合理布置悬置系统可以达到很好的隔振效果[9]。

自20世纪80年代一来，国内外专家学者和工程技术人员主要从一下三方面对悬置系统进行研究：

1、合理设置悬置元件，使其动态性能最大接近最佳状态并且能够满足隔振的各种性能要求；

2、根据力学理论和振动原理对悬置系统进行合理的优化分析；

3、简历更加准确的模型，如把动力总成悬置系统和悬置架子系统模型或者整车模型联合进行分析和优化。

下面从三方面解析悬置系统大发展。

1.1悬置元件

汽车发展初期，动力总成是直接通过螺栓刚性连接到车架上的，振动是直接传递的。

这严重影响了汽车乘坐的舒适性，还引起动力总成部件如曲轴和发动机支架的破坏。

到了上世纪二十年代初，人们开始关注振动由发动机向车架传递，1930年,

人们开始使用橡胶悬置来隔离发动机的振动。

人们首先对悬置元件本身的机构功能进行了设计以减少振动从而提高乘坐的舒适性通过橡胶硫化到各种形状的金属骨架上，人们发明了各种不同结构的橡胶悬置。

从此人们可以通过合理设计橡胶尺寸和形状来使悬置在三个方向上获得理想的刚度，从而使悬置达到最佳的隔振效果，橡胶悬置通过橡胶的分子和分子之间、橡胶分子和填充剂之间的相互作用而产生的内摩擦衰减作用，有效的革除发动机的振动⑴］。

但是橡胶元件也有因其自身材料的特点带来的缺陷，即其动刚度和阻尼与频率的关系为线性关系，随频率的上升而上升。

而发动机对悬置刚度和阻尼的要求则是低频状态下要有打的刚度和阻尼以获得良好的隔振效果，而高频状态下则需要低动刚度和小阻尼。

而橡胶的特性并不能很好的满足这样的要求，因此橡胶悬置在多工况宽频带上的减震降噪效果并不是很理想［询。

随着科技的发展，20世纪70年代末期，国外轿车动力总成开始使用液压型橡胶悬置，简称液压悬置。

由于汽车设计发展方向转向轻量化和大功率发动机，这大大加重和恶化了汽车的振动情况，使得传统的橡胶悬置已经不能满足多种工况的减震降噪要求，而液压悬置的刚度和阻尼具有频变和幅变的特点，能够很高的满足悬置系统低频大刚度大阻尼和高频小刚度小阻尼的要求。

正是这样的优点，液压悬置在中高档汽车中得到了大量的应用［11］。

但是随着人们要求的提高，被动

式的液压悬置已经不能满足人们的要求，于是出现了半主动控制和主动控制液压悬置。

1983年日本Mitsubishi汽车公司将带有电控截流孔开度的液压悬置安装在豪华轿车Ganlant上,通过使用发现该液压悬置的减震降噪效果很好。

1987年，美国Avon公司开发了控制气体弹簧气压调整动特性的液压悬置。

1987年，R.W.Hetrich实验室率先研制主动控制液压悬置系统。

1988年

Freudenberg公司在FWD式四缸发动机上应用了主动控制式液压悬置取得了满意的效果，这标志着主动控制式液压悬置在实用方面取得了突破性进展。

2004年吉

林大学郑瑞清等人提出了一种电致伸缩作动器液压悬置，其主动控制的原理为电致伸缩材料的伸长位移与施加的电压平方成正比。

由前述，西安至元件的发展主要是从橡胶元件向液压悬置，从被动式到半主动和主动控制式的发展过程。

1.2系统动特性的优化设计的发展

液压元件的发展固然大大改善了动力总成的振动情况，但是对单个元件的研究，从整体的角度出发，专家学者和研究人员对多个悬置元件和发动机组成的悬置系统共整体进行研究。

20世纪50年代，AnonHorizon和Horvitz提出了能量解耦理论和解耦度的计算公式。

20世纪70年代，L.Belieoknight提出了打击中心定理，这种方法通过尽可能将各悬置放在弹性题振动的节点处来达到悬置的合理布置，以实现动力总成悬置系统的减震。

20世纪70年代，Toshio和Sakata提出了机械阻抗法，这种方法通过分析动力总成振动及噪声向车体传递特性表明车内前座椅处噪声随悬置刚度的降低而降低。

1979年，Johnson第一次应用数学方法对悬置系统进行性优化设计，以各个悬

置的位置坐标和各个方向上的刚度以及垂向和侧向刚度的比值为设计变量，以悬置系统固有频率的合理配置和能量解耦度为目标函数，对前置前驱横置汽车发动机悬置系统进行了优化设计，取得了良好的效果。

Demic以悬置点响应力和响应力矩为目标函数，对悬置安装位置和悬置本身特性进行了优化，这种优化方法无论对橡胶悬置系统还是液压悬置系统都能有效的使用。

2000年，SeonhoCho通过使用能量解耦法对悬置系统进行了优化设计，且将车体视为弹性体，在优化模型中加入了车体的有限元模型以使模型能够精确的反应实际振动情况。

这种方法非常有效，转向柱和座椅处的振动均得到有效改善。

2002年，吕振华等人建立了国内某款轿车的动力液压悬置集总参数的力学和数学模型并进行了动态特性仿真，然后与实验结果进行了对比，其研究方法具有一定的借鉴作用和指导意义［10］。

2005年，吕振华、范让林提出了V形布置悬置系统中诸如悬置倾角、约束条件和最小刚度比的选择范围等重要参数的确定方法，讨论了振动系统在前、后悬置均采用V形悬置组时所容易达到的弹性解耦度。

完善和拓展了V形悬置组的设计方法和悬置系统的弹性解耦理论。

2006年，王显会、李守成等人将能量解耦法和弹性中心定理结合，对悬置系统各参数进行了优化，最后的优化结果表明，不仅动力总成悬置的振动出现明显减弱，而且明显的改善悬置系统的隔振效果。

2006年，张斌、翁建生和汪洋等人在能量解耦法的基础上，建立了汽车动力总成的模糊数学模型，对悬置系统进行了研究和改善，其结果表明这种方法非常有效。

1.3动力总成悬置系统模型的发展

为更好的研究发动机振动对整车的振动和乘坐舒适性的影响，很多研究人员将动力总成悬置系统放入悬架子系统甚至整车中进行研究，而不是仅仅研究独立的动力总成悬置系统。

JohnBrett提出了一种与传统的动力总成悬置系统设计方法不同的最小响应设计方法，这种方法的不同之处在于它是以车厢内振动响应为设计目的的，而以往的方法通常是以合理配置汽车动力总成的刚体模态为目标。

程序、张建润和王志新使用模态综合理论来研究和分析了整车的振动情况，在考虑了各个子系统之间的运动匹配间问题之后，建立了带有悬置系统的具有二十个自由度的整车模型，加入了实际的路面激励作为输入，计算出座椅处的振动响应；

并随后以座椅处的加速度响应值为优化目标，对动力总成悬置系统的参数进行了成功的优化。

温任林、颜景平使用多目标优化方法对悬置系统进行了优化，将悬置系统加入整车，以悬置系统各阶振动模态的能量解耦度和驾驶室处的相对振动能量为优化目标，建立了数学模型对相关系统参数进行优化。

樊兴华、陈金玉和黄席樾等人也将使用了多目标优化方法，将悬置系统加入整车进行计算和研究，不同的是该方法将人体感受考虑在内，并且以动力总成悬置系统能量解耦度和整车系统中人体在垂直度方向上振动加速度均方根加权值为优化设计目标。

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ii-i式港用总住

自从液压悬置得到各大公司的重视，陆续有各种液压悬置开发出来。

1979年

原西德的大众汽车公司第一次在其生产的五缸发动机Audio轿车上安装了液压悬

置，以提高乘客乘坐舒适性。

实验结果表明，最初开发的液压悬置的减震特性主要依靠内部节流阀尺寸的改变来实现，在发动机低频工作特性频率范围内有较过去的橡胶悬置有更好的减震特性，但是在中高频率范围内和橡胶悬置差异不大，不利于减少噪声，所以起初液压悬置只用于工作平稳的六缸和八缸的发动机上。

图1-1为节流孔式液压悬置结构。

图1-2a和图1-2b为这种液压悬置和橡胶悬置的动特性对比曲线［4］。

由图可以看出，液压悬置的动刚度和损失角具有较强的变频特性，而橡胶悬置则几乎没有。

液压悬置的动刚度在10Hz左右达到最小，在20Hz左右达到最大,然后开始下降，超过30Hz趋于平稳。

80年代后开始出现半主动式，主动式动力总成悬置原件，分别如下图所示结

构（图1-4和图1-5）

人们对液压悬置进行了大量的理论研究和实验分析，因其具有非线性刚度和阻尼特性，非线性系统的分析方法应用到液压悬置的分析上，同时也应用了有限元分析方法。

文献［4］对液压悬置进行了系统的有限元建模分析。

由悬置系统的发展历程知道，自第一个橡胶悬置产生开始，洞里悬置由简单到复杂，由普通的橡胶悬置到复杂的液压悬置，而液压悬置根据不通的控制方式又分为被动式到半主动和主动控制式，动力悬置必将得到新的发展。

国内液压悬置起步晚，始于八十年代由清华大学和二汽共同合作研究，首次利用了发动机六自由度模型开展研究，在理解国外研究成果的基础上，给出了动力总成有关参数的测试方法和试验装置，编制了固有频率和固有振型的计算程序，取得了一系列的成果，自此国内悬置的研究开始迅速发展，但和国际研究因为起步晚还有一定差距，还未形成完备的参数分析和设计的理论和方法。

1.4液压悬置的研究意义

汽车动力总成液压悬置是国际上八十年代迅速发展起来的隔振新技术，他克服了橡胶悬置的缺陷，具有优良的动特性可以明显降低振动和车内噪声水平，提高乘坐舒适性，受到世界各国的重视，并得到用户的好评。

现在液压悬置不仅在轿车上逐步普及，并开始在客车，火车，以及包括船舶，飞机，农用车在内的移动式机械上应用。

就其在汽车上的应用而言液压悬置不仅用于动力总成悬置，也开始用于独立悬架与车身连接处以及驾驶室悬置等重要隔振部位。

因此，液压悬置替代橡胶悬置是汽车技术发展的必然趋势，开展液压悬置的研究，对提高国产汽车隔振技术水平具有重要意义。

液压悬置经过多年发展，结构日趋复杂，性能日趋完善。

被动式液压悬置的优点是：

结构尺寸小，制造安装工艺简单，成本低，不消耗功率，可在某一段时间内明显提高整车舒适性，目前得到较为广泛的应用，其中，如解耦盘式，解耦模式以及多室式液压悬置在不同程度上表现出优异性能，极具发展前途，应用前景十分广阔。

随着应用的日趋广泛，必然会出现结构更新，性能更为优异的液压悬置。

此外，被动式液压悬置同时也是半主动式液压悬置和主动式液压悬置的发展纤体和基础，当前该予以重点研究。

半主动式液压悬置可根据输入信号调整液压悬置的动特性，应用表明其性能明显优于被动式液压悬置，与主动液压悬置相比，其控制理论比较成熟，成本较低，结构简单，作动器消耗功率少。

但半主动式液压悬置增加了控制机构，使其成本增加，结构尺寸增大，安装不便，因此虽然有应用的实例，尚未达到推广，普及程度。

此外，半主动式液压悬置往往在某一频段有令人不满意的特性，尚有待进一步完善和提高。

主动式液压悬置利用动力消振技术，系统响应速度快，减振效