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悬置系统的发展历程

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发动机悬置系统的发展经历了逐渐被认识到完善的过程。早期的汽车,发动机直接连接在车架上,由于振动的直接传递以及反作用力的作用常常造成变速箱和支架的破坏。随着工业的发展,汽车设计师开始使用皮革衬垫等半柔性支撑。直到20世纪二十年代,通过使用橡胶垫支撑以隔离发动机振动的能量、减小变速箱损坏的方法才开始出现。

1925~1935年,四缸发动机广泛应用,但严重的二阶不平衡惯性力导致动力总成振动成为一个突出的问题,整车振动加大,严重影响整车NVH性能。这个问题引起了汽车制造商和终端用户的关注,各大主机厂纷纷投入力量进行研究。他们设计了悬置元件本身的结构性能,并将橡胶硫化到各种形状的金属骨架上,形成了各种类型的悬置元件结构。与此同时,悬置元件的试验设备如双向疲劳试验机、温控疲劳试验机、谐波激振装置及悬置刚度测试设备也得到了研发和应用,为悬置元件的研究和发展提供了有力的试验手段。

将橡胶弹簧和液压减振机构组合成一个整体用于减振的思想源于20世纪四十年代。1962年,GM公司的Richard Rasmussen等人完善了这种思想,并试制了世界上第一个液阻悬置。

从70年代末开始,一种新型的液阻悬置开始在国外汽车上推广使用,它是在封闭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都显著优于普通橡胶悬置元件,可以大大改善汽车动力总成悬置系统的减振降噪和缓冲性能。尤其在低频段,液阻悬置可以非常显著地改善车辆的乘坐舒适性。

德国在液阻悬置开发中起步较早,水平较高。1979年,AUDI公司率先在AUDI五缸Otto发动机上应用液阻悬置。这种液阻悬置基本上满足了装有五、六缸发动机汽车的高舒适性要求,标志着动力总成液阻悬置应用的开始。

1984年,日本Mitsubishi公司率先在Galant轿车上应用了电控节流孔开度的液阻悬置,这是世界上第一批半主动液阻悬置。

1985年,GM公司规定在所用的A型和K型车上,无论四缸发动机还是六缸发动机,全部采用液阻悬置,这标志着液阻悬置的应用在美国开始普及。同年,Ford公司在Supercab轻型卡车上使用液阻悬置,这也是液阻悬置向普及型车型上应用的开始。

自1985年以来,关于半主动式和主动式液阻悬置研究与应用的文献不断涌现。1986年至1988年期间,美国Purdue大学与Cooper Standard公司合作,研究了半主动式和主动式液阻悬置的机理,试制了样品,并在Ford公司生产的Ranger轻型车上得到了应用。Metzeler公司和Freudenberg公司合作,于1991年开发了利用电流变液的主动式液阻悬置,通过改变液体的特性来改变液阻悬置的特性。1995年,Delphi底盘系统公司发表了在四缸发动机动力总成上应用主动式液阻悬置的研究报告,介绍了控制策略、在线识别方法和实验结果。同年,日本Toyo轮胎与橡胶公司和丰田汽车公司合作,发表了将主动液阻悬置应用于轿车的研究报告。法国的Paulstra公司在1995年开发了主动式液阻悬置,它在被动式液阻悬置的基础上增加了电控调节器和与传感器相连的电控单元。

总之,液阻悬置经过多年的发展,结构由简单到复杂,由被动式发展到了半主动式和主动式。由于半主动式和主动式液阻悬置在经济性、可靠性以及能耗等方面的优势,它们目前仅用于高档性能的轿车上。此外,液阻悬置的应用范围也不断扩大,它已开始用于汽车独立悬架机构的连接元件(液压衬套)、车身及其驾驶室悬置等重要的隔振系统;同时在船舶和飞机上也得到应用。

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来源:汽车NVH云讲堂
振动疲劳船舶汽车NVH控制试验
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首次发布时间:2024-02-22
最近编辑:7月前
吕老师
硕士 28年汽车行业从业经验,深耕悬置...
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