发动机悬置结构设计研究

发动机悬置结构设计研究

丛小乐

南京交通技师学院  江苏南京  210049

摘要：随着人类社会的和科学技术的不断发展，现阶段汽车已成为人们出行的主要交通工具。如何提高汽车的舒适性和安全性就成为了人们最关心的问题，这就从减振、噪声、舒适性和行驶稳定性的角度，对发动机悬置系统提出了更高的要求。本文对传统的发动机液压悬置系统进行了简单的分析，然后在传统的结构基础上加以设计改进，提出了一种主要依靠磁来减振的新发动机悬置系统，为以后发动机液压悬置系统的设计研发提供了一种新的思路。

关键词：新型；悬置系统；优化；磁

1、导致汽车振动的振源主要有两方面的因素

一个是由于汽车在路上行驶时，因为路面的状况而产生的随机振动；另外一个是汽车发动机在运转时产生的振动。一般来说，因为路面状况而产生的振动对乘客的影响比发动机产生的振动大，但是现在随着路面条件的不断提高，由路面引起的振动对乘客的影响得到了一定的缓解；对乘客的感觉影响较大的是发动机运转时产生的振动，为了降低这个方面的影响，于是人们便研制出了发动机悬置系统。

2、现在发动机悬置的类型

主要有以下两类：橡胶悬置和液压悬置橡胶悬置不能承受过高的温度，如果橡胶弹性元件用天然橡胶制成，那么该元件通常在七十摄氏度以上时便会失去其作用，并且橡胶材料在高频时容易产生动态硬化，相关实验数据显示，当发动机的振动频率比二百赫兹高的时候，橡胶悬置的动刚度会上升的很快。正因为如此，使得橡胶悬置在高频和低频环境中顾此失彼，使橡胶悬置的减振效果降低。现有的液压悬置系统是国外七、八十年代发展起来的一种新型的弹性隔振元件。它是在传统的橡胶悬置基础上，增加了内部液体阻尼机构，利用内部液体在运动时会产生惯性和阻尼特性，从而衰减和吸收发动机振动。它的原理类似于动力吸振器，在发动机低频振动时，液压悬置相当于橡胶弹簧和动力吸振器并联作用的机构，可以很好地控制发动机位移量，最大程度的降低振动传递率；在高频振动时，橡胶弹簧单独作用，由于液压悬置的橡胶主簧多采用天然橡胶，具有较小的阻尼，有利于降低振动的传递。液阻尼悬置做到了在不同的振动频率下具有不同的动态特性，较好的满足了汽车动力总成的隔振及车内降噪的要求。但现有的液压悬置也存在一定的缺点，例如在高频振动时橡胶主簧会硬化，油液泄漏不仅会导致车体不卫生而且降低了液压悬置的性能，甚至失效等一些问题。

3、一个理想的发动机悬置系统应具备以下特性

3.1具有较高的静刚度，这样可以支撑发动机的质量和输出扭矩；

3.2在低频率时具有高刚度、大阻尼的特性；

3.3在高频率时具有低刚度、小阻尼的特性，这样可以降低振动的传递率，增强了降低噪声的效果。本文在原有的发动机液压悬置基础上通过研究设计出了一种悬置装置。

联结螺拴l的作用是连接发动机和悬置装置，因此要对其表面要进行热处理，以提高连接螺栓的强度和刚度。弹性元件是该悬置系统承载力的主要构件，不但要要承受来自竖直方向和水平方向的载荷，而且弹性元件也有一定的体积刚度，对悬置的动特性起着非常重要的作用。一般来说，橡胶主簧的工作环境较差，因此要求橡胶主簧应当具有较好的特性。可以承受高温、可以承受疲劳强度，性能稳定，还可以耐腐蚀。此外与金属的粘接性也应该比较好，所以大多采用天然橡胶。金属骨架2的作用是将橡胶主簧和上联接螺栓联接起来，金属骨架2与上联结螺栓通过螺纹连接成一块。

此悬置装置的主要优点是结构简单，有效地解决了传统液压悬置装置因为泄漏而导致的减压效果降低及不卫生等缺点。采用橡胶材料作为弹性元件，运动过程中线圈切割磁感线从而产生电流，带电导线受到磁场线的作用产生与运动方向相反的力，从而有效地减小了传递到车身上的振动。承载能力较强，性能稳定，具有抗疲劳、耐辐射、耐高低温、不易老化及寿命长等特点。

4、优势

本文所设计的新型悬置装置可以从多个方面减小汽车的振动和噪音，在这几方面的共同作用下，汽车的振动和噪声会大大的降低。当发动机没有运转，处于熄火状态时，发动机的重量由橡胶弹性元件支撑；当发动机振动时，其振动力通过上连接螺栓传递到悬置装置上，此时橡胶弹性元件随着发动机振动而振动从而起到减振作用。在线圈骨架的下方和外壳的底端，分别装有一片圆形磁片，两片磁片的同极相对，因此会产生排斥力。实验得知两片磁片距离越近则产生的磁感线越密集，即磁场强度越大，所产生的斥力便越大。当发动机向下运动时两片磁片之间的距离便减小了，从而使排斥力增大，力的方向与发动机向下运动的方向相反，对发动机向下运动起到了缓冲作用，这有效减缓了发动机的大幅向下振动。在科学技术如此发达的今天，汽车发送机悬置仍然是一个非常复杂的系统，在国内对于发动机悬置的研究、设计等方面仍落后于国外许多国家，国外对于发动机悬置的研究比较深入，已经在设计制造等方面取得了很多成果。因此，开展液压悬置的研究，对于国内汽车发动机悬置系统的隔振技术水平的提高具有重要意义，从而达到车辆的噪声和振动降低的目的，这样有利于增强了车辆产品在市场上的竞争力，振兴我国的汽车工业。

结语：总之，发动机悬置系统为改善轿车的舒适度和噪音做出了重大的贡献，但是在价格和各方面影响下，发动机液压悬置只能普及些高档汽车，不过我相信在不久的未来中国市场上会更好的利用和普及液压悬置，也会在未来使得液压悬置发展的更加的完善。

参考文献：

[1]赵涛，汽车动力总成悬置系统优化设计及软件开发[D]，长春：吉林大学，2015.

[2]佚名，轿车总成悬置系统优化设计研究，金陵科技学院，学士学位论文.

[3]王立功，轿车动力总成液压悬置隔振降噪技术的理论和应用研究[D]，中国：吉林工业大学博士论文，2016.

[4]武一民，车用橡胶悬置减振块的分析与研究[J]，中国：汽车研究与开发，2020.