混合动力汽车液压悬置设计(附件)
汽车悬置对汽车平顺性等有着直接影响。本文主要针对混合动力汽车结构，结合车辆垂向振动传递及发动机、动力驱动系统振动响应，设计一种液压悬置。主要内容包括对发动机振动激振力分析与悬置隔振研究；介绍混合动力汽车发动机的液压悬置结构特点。借助proe绘图软件画出流到总成的结构示意图，并对其工作原理进行阐释。建立其力学模型和数学模型，然后利用MATLAB，根据相关设计参数，计算对应的出Ri和Ii,最后利用MATLAB对液压悬置进行了动力学仿真实验。对于液压悬置动刚度和最大阻尼角影响最主要参数是橡胶主簧等效活塞面积和上液腔体积刚度，以及惯性通道长度和面积。关键词 液压悬置,流道总成,动刚度,滞后角
目 录
1 绪论 1
1.1 研究背景及意义 1
1.2 国内外发展现状 2
1.3 论文研究内容 3
2 液压悬置结构设计 3
2.1 悬置系统分析 3
2.2 液压悬置的建模过程 6
2.3 液压悬置的工作原理分析 9
3 液压悬置性能仿真分析 10
3.1 MATLAB软件简介 10
3.2 力学模型的建立与仿真分析 11
3.3 液压悬置模型参数的灵敏度分析 16
致 谢 23
参 考 文 献 24
1. 绪论
1.1 研究背景及意义
由于汽车工业的发展，交通变得舒适方便。但也有一些人担心，太多的汽车会导致更多的严重的空气污染和资源的枯竭等问题。目前地球资源面临的境况严峻，拥有私家车的人越来越多，而且，对于传统车辆存在一个很大的资源浪费的问题，发动机在怠速等工况时是无效输出。地球资源日益紧缺，石油危机不断恶化，汽车内燃机引擎的主要业务尽可能减少汽车的耗油量，同时不遗余力地开发混合动力汽车和新能源汽车。有混合油电混合和混合燃料以两种形式,在车身设计与传统内燃机汽车也不例外,只不过是未来趋势的延续当前的趋势,努力减少阻力系数,减少重量,同时提高强度和刚度等。混合动力汽车技术只有在产品中，真正的新能源汽车，准备和实验产品，最终的趋势或完全取代现有的传统能源汽车的新能源汽车。
国家经济飞速发展， *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
人们也步入了小康社会，生活质量提高，人们愈加注重提高生活品质。汽车是人们出行必不可少的交通工具，与以往追求动力性与燃油经济性不同，人们更加注重乘坐的感受。发动机是产生振动的原因之一。悬置元件将发动机和车架连接在一起，所以，悬置元件的隔振性能就显得至关重要，直接影响着乘客的舒适度，这对车辆的整车性能显得尤为重要。动力总成是影响汽车乘坐舒适性最重要的系统之一。这也促使研究人员加大对悬置的研究力度，分析悬置系统哪些结构参数对隔振性能影响较大，从而有效隔离振动和冲击。
公开号为CN102691746A、名称为“一种汽车发动机液压悬置”的专利，其液压悬置的动刚度和阻尼都较低，只能实现在怠速时,发动机振幅较小，此时悬置隔振性能较好，但是当汽车在起伏路面行驶时，悬置无法提供较大的动刚度和阻尼，对乘坐舒适性仍然会造成较大的影响。
公开号为CN102720797A、名称为“一种汽车发动机液压悬置流道组件”的专利，其安装在液压悬置的弹性主簧内，不仅能够在怠速小振幅振动时，有很好的隔振性能，又可以在汽车在起伏路面行驶时，提供较大的动刚度和阻尼，可以对周边零件祈祷一定的保护作用；但是，其流道组件内的流道由在同一个平面上的内、外两个环形圈构成，其提供的动刚度和阻尼有限，因此当发动机振动时，与周边零部件会产生运动干涉，对零部件的损伤仍较大。
1.2 国内外发展现状
近年来国外M.Sugino通过测量液压悬置的结构参数，计算其对液柱共振频率的影响，仿真分析悬置隔振性能，得出影响减振机理的主要结构参数。T.Bernu.chon等人通过实验，研究液压悬置的动态特性。研究动刚度随着惯性通道的横截面积和长度在低频大振幅，高频小振幅情况下的变化规律。加拿大Concordia大学的A.K.W.Ahmed等人主要研究液压悬置的节流阻尼孔，建立集总参数模型分析其动态特性。G.Nakhaie Jazard等人液压悬置的解耦盘，分析隔振性能，得到幅频特性及影响因素。美国俄亥俄州大学机械工程和应用力学系通过改变解耦膜的活动间隙研究悬置动态特性的变化规律。美国西北工业大学重点研究了液压悬置在低频大振幅，高频小振幅情况下的变化规律。Ahmed 等人研究液压悬置的结构参数，观察其对动力总成的影响。英国谢菲尔德大学的A.Kprianou 等人发现研究分析液压悬置的力学模型存在不可避免的误差，改用系统参数识别法研究液压悬置，降低了研究难度，保证了分析的可行性。A．Swanson研究液压悬置的主动悬置系统，通过实验计算电磁作动器对液压悬置隔振性能的影响。
国内许多大学和企事业单位，对液压悬置的隔振性能影响因素的研究日益深入。吉林大学的史文库教授研发的液压悬置，用主动控制的方法，对发动机液压悬置进行试验仿真分析其隔振性能，是以电动伸缩作动器作为主动悬置。清华大学的吕振华等人通过实验对，结合计算结果，对动力总成第二代液压悬置进行研究，并对其进行仿真计算，发现液压悬置具有非线性特性，并得出发动机在低频大幅度振动情况下的动刚度和阻尼角随频率的变化规律。王利荣、吕振华等人对液压悬置的橡胶材料的弹性特性通过建模仿真进行研究，并与塑胶机械厂开发了液压悬置。后来吕振华和上官文斌等人采用有限元的方法，详细地研究汽车的液压悬置，通过研究悬置非线性特性得出动态变化规律。北京理工大学的阎为革以被动式液压悬置的结构为研究对象，有一个比较创新新颖的地方是他用磁流变液来降低发动机的振动，建立了数学简化模型。北京理工大学刘福水教授认为要想达到最佳的隔振效果，液压悬置应该根据发动机的振动情况实时调节其结构参数，设计开发了可调式阻尼。
目前国外对液压悬置隔振性能方面的研究已经取得了突破性进展但国内的研究与国外的差距还很大。加大对液压悬置的研究投入力度，对于降低车辆的振动和噪声，提高汽车的乘坐舒适性，提高整车的使用性能具有重要意义。
1.3 论文研究内容
（1）查阅车辆悬置结构、液压传动方面的资料，分析各悬置位置动力学性能及振动规律。分析现有的液压悬置的利弊，提出本设计的总体思路和结构。解释关键仿真部分。
（2）汽车发动机激振力由汽缸内气体压力产生的激振力，以及运动部件惯性力产生的激振力，分析汽缸内气体压力产生的激振力的规律。
（3）分析出理想悬置的刚度和阻尼的特点，详细阐述液压悬置的构造和工作原理。
目 录
1 绪论 1
1.1 研究背景及意义 1
1.2 国内外发展现状 2
1.3 论文研究内容 3
2 液压悬置结构设计 3
2.1 悬置系统分析 3
2.2 液压悬置的建模过程 6
2.3 液压悬置的工作原理分析 9
3 液压悬置性能仿真分析 10
3.1 MATLAB软件简介 10
3.2 力学模型的建立与仿真分析 11
3.3 液压悬置模型参数的灵敏度分析 16
致 谢 23
参 考 文 献 24
1. 绪论
1.1 研究背景及意义
由于汽车工业的发展，交通变得舒适方便。但也有一些人担心，太多的汽车会导致更多的严重的空气污染和资源的枯竭等问题。目前地球资源面临的境况严峻，拥有私家车的人越来越多，而且，对于传统车辆存在一个很大的资源浪费的问题，发动机在怠速等工况时是无效输出。地球资源日益紧缺，石油危机不断恶化，汽车内燃机引擎的主要业务尽可能减少汽车的耗油量，同时不遗余力地开发混合动力汽车和新能源汽车。有混合油电混合和混合燃料以两种形式,在车身设计与传统内燃机汽车也不例外,只不过是未来趋势的延续当前的趋势,努力减少阻力系数,减少重量,同时提高强度和刚度等。混合动力汽车技术只有在产品中，真正的新能源汽车，准备和实验产品，最终的趋势或完全取代现有的传统能源汽车的新能源汽车。
国家经济飞速发展， *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
人们也步入了小康社会，生活质量提高，人们愈加注重提高生活品质。汽车是人们出行必不可少的交通工具，与以往追求动力性与燃油经济性不同，人们更加注重乘坐的感受。发动机是产生振动的原因之一。悬置元件将发动机和车架连接在一起，所以，悬置元件的隔振性能就显得至关重要，直接影响着乘客的舒适度，这对车辆的整车性能显得尤为重要。动力总成是影响汽车乘坐舒适性最重要的系统之一。这也促使研究人员加大对悬置的研究力度，分析悬置系统哪些结构参数对隔振性能影响较大，从而有效隔离振动和冲击。
公开号为CN102691746A、名称为“一种汽车发动机液压悬置”的专利，其液压悬置的动刚度和阻尼都较低，只能实现在怠速时,发动机振幅较小，此时悬置隔振性能较好，但是当汽车在起伏路面行驶时，悬置无法提供较大的动刚度和阻尼，对乘坐舒适性仍然会造成较大的影响。
公开号为CN102720797A、名称为“一种汽车发动机液压悬置流道组件”的专利，其安装在液压悬置的弹性主簧内，不仅能够在怠速小振幅振动时，有很好的隔振性能，又可以在汽车在起伏路面行驶时，提供较大的动刚度和阻尼，可以对周边零件祈祷一定的保护作用；但是，其流道组件内的流道由在同一个平面上的内、外两个环形圈构成，其提供的动刚度和阻尼有限，因此当发动机振动时，与周边零部件会产生运动干涉，对零部件的损伤仍较大。
1.2 国内外发展现状
近年来国外M.Sugino通过测量液压悬置的结构参数，计算其对液柱共振频率的影响，仿真分析悬置隔振性能，得出影响减振机理的主要结构参数。T.Bernu.chon等人通过实验，研究液压悬置的动态特性。研究动刚度随着惯性通道的横截面积和长度在低频大振幅，高频小振幅情况下的变化规律。加拿大Concordia大学的A.K.W.Ahmed等人主要研究液压悬置的节流阻尼孔，建立集总参数模型分析其动态特性。G.Nakhaie Jazard等人液压悬置的解耦盘，分析隔振性能，得到幅频特性及影响因素。美国俄亥俄州大学机械工程和应用力学系通过改变解耦膜的活动间隙研究悬置动态特性的变化规律。美国西北工业大学重点研究了液压悬置在低频大振幅，高频小振幅情况下的变化规律。Ahmed 等人研究液压悬置的结构参数，观察其对动力总成的影响。英国谢菲尔德大学的A.Kprianou 等人发现研究分析液压悬置的力学模型存在不可避免的误差，改用系统参数识别法研究液压悬置，降低了研究难度，保证了分析的可行性。A．Swanson研究液压悬置的主动悬置系统，通过实验计算电磁作动器对液压悬置隔振性能的影响。
国内许多大学和企事业单位，对液压悬置的隔振性能影响因素的研究日益深入。吉林大学的史文库教授研发的液压悬置，用主动控制的方法，对发动机液压悬置进行试验仿真分析其隔振性能，是以电动伸缩作动器作为主动悬置。清华大学的吕振华等人通过实验对，结合计算结果，对动力总成第二代液压悬置进行研究，并对其进行仿真计算，发现液压悬置具有非线性特性，并得出发动机在低频大幅度振动情况下的动刚度和阻尼角随频率的变化规律。王利荣、吕振华等人对液压悬置的橡胶材料的弹性特性通过建模仿真进行研究，并与塑胶机械厂开发了液压悬置。后来吕振华和上官文斌等人采用有限元的方法，详细地研究汽车的液压悬置，通过研究悬置非线性特性得出动态变化规律。北京理工大学的阎为革以被动式液压悬置的结构为研究对象，有一个比较创新新颖的地方是他用磁流变液来降低发动机的振动，建立了数学简化模型。北京理工大学刘福水教授认为要想达到最佳的隔振效果，液压悬置应该根据发动机的振动情况实时调节其结构参数，设计开发了可调式阻尼。
目前国外对液压悬置隔振性能方面的研究已经取得了突破性进展但国内的研究与国外的差距还很大。加大对液压悬置的研究投入力度，对于降低车辆的振动和噪声，提高汽车的乘坐舒适性，提高整车的使用性能具有重要意义。
1.3 论文研究内容
（1）查阅车辆悬置结构、液压传动方面的资料，分析各悬置位置动力学性能及振动规律。分析现有的液压悬置的利弊，提出本设计的总体思路和结构。解释关键仿真部分。
（2）汽车发动机激振力由汽缸内气体压力产生的激振力，以及运动部件惯性力产生的激振力，分析汽缸内气体压力产生的激振力的规律。
（3）分析出理想悬置的刚度和阻尼的特点，详细阐述液压悬置的构造和工作原理。
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