汽车动力总成液阻悬置液-固耦合非线性动力学仿真.pdfVIP

N。8 第40卷第8期 机械工程学报 v“40 2004年8月 ENGINEERINGAug 20O4 CHINESEJOURNALOFM[ECHANICAL 汽车动力总成液阻悬置液一固 耦合非线性动力学仿真木 上官文斌 (华南理工大学汽车工程系广州510641) 吕振华 (清华大学汽车安全与节能国家重点实验室北京 100084) 摘要：液阻悬置是一种先进的隔振元件，广泛应用于汽车动力总成的隔振系统中。目前对液阻悬置动特性的仿真 均采用集总参数模型，模型所需的物理参数主要由液阻悬置相应的元件进行试验得到。以惯性通道一解耦盘式液 阻悬置为研究对象，建立了其性能分析的液一固耦合有限元模型；利用该模型对其静、动特性进行了仿真，并和 试验值进行了对比。计算分析了液阻悬置的一些内部特征参数的变化规律，其结果与液阻悬置的工作机理或试验 结果相符合。利用液一同耦台有限元模型对液阻悬置进行仿真时，只需橡胶材料的应力一应变关系、液体的性能 参数和液阻悬置的几何参数。应用该法可以在液阻悬置的设计开发阶段较精确地预测产品的性能和进行优化设计， 有利于提高产品设计质量、缩短开发周期。 关键词：汽车动力总成 液阻悬置动态特性仿真液一固耦合有限元分析 中田分类号：u461．1 时液阻悬置具有较大的刚度和阻尼；而当激励位移 0前言 为高频、小振幅时(50～200Hz，0．05～O．2mm)，解 耦盘则在其自由行程内运动，惯性通道中的液体的 汽车动力总成是汽车的主要激振源，动力总成 动态响应渐趋衰弱，流动趋于截至。液阻悬置在汽 悬置系统设计的优劣直接关系到动力总成的振动向 车动力总成隔振系统中的使用，主要是为了隔离来 底盘的传递。随着平衡性较差的四缸发动机和发动 自发动机怠速或者路面的低频、大振幅激励而引起 机前置一前轮驱动型式的广泛采用，汽车动力总成 车架或车身的振动，因此液阻悬置在汽车上基本都 的隔振问题越来越突出。普通橡胶悬置元件由于低 是垂直安装的；当液阻悬置在两个水平方向受到激 频振动阻尼偏小和在高频振动时会出现动态硬化现 励时，液体阻尼机构(惯性通道、解耦盘和液体)不 象，已不能满足汽车动力总成系统悬置隔整的要求。 起作用，此时液阻悬置的特性与橡胶主簧的特性一 液阻型橡胶隔振器，又称液阻悬置，是国外20世纪 致。因此，对液阻悬置动特性的仿真分析和试验研 80年代发展起来的一种新型减振元件，它是在封闭 究都是针对其垂直方向“1J。 的橡胶悬置元件内附设液体阻尼机构而成的，其弹 性特性和阻尼特性与激振振幅和激振频率有关，目 前已广泛应用于汽车动力总成的隔振系统中。 道 上下 图1为惯性通道一解耦盘式液阻悬置的结构示 ■板 意图。橡胶主簧起支撑发动机和类似活塞的作用， 悬置内部分为上、下液室，液体可以经由中间隔板 内的环形或者螺旋形的通道(称为惯性通道)在它们 之间流动。当液阻悬置悬置与发起机相连的A端受 到低频、大振幅位移激励时(1～50Hz，1～2∞)， 解耦盘的位移幅值较大，达到其上、下极