對一套二級被動隔振/隔沖系統(tǒng)的幾點(diǎn)思考

1、概述

汽車的電動壓縮機(jī)、電子真空泵等運(yùn)轉(zhuǎn)部件，一般都是用襯套連接到車身或副車架上。路面的振動激勵和沖擊激勵，通過懸架傳遞到車身，再經(jīng)過襯套傳遞到這些部件。因此，對于路面激勵而言，懸架、車身、襯套和部件構(gòu)成了一套二級被動隔振/隔沖系統(tǒng)。另外，這套系統(tǒng)還用于隔離來自于部件運(yùn)轉(zhuǎn)的激勵，它同時也是一套主動隔振系統(tǒng)。

我們在匹配襯套的剛度和位置時，既要設(shè)法減少主動激勵向車身的傳遞，還要控制路面振動和沖擊激勵所造成的部件響應(yīng)。所以有必要建立懸架-車身-襯套-部件的簡化模型，進(jìn)行相關(guān)的理論推導(dǎo)，從中尋找匹配思路。

2、兩自由度系統(tǒng)

圖2 兩自由度振動系統(tǒng)

對于懸架-車身-襯套-部件這個激勵傳遞路徑，我們將其簡化為一兩自由度振動系統(tǒng)，如圖2。我們考慮這個兩自由度系統(tǒng)的自由振動，運(yùn)動方程如下，

根據(jù)上式，我們可求得該兩自由度系統(tǒng)兩階固有圓頻率。

3、二級隔振和主動隔振

4、二級隔沖系統(tǒng)

汽車過坑過坎時，車輪受到路面的沖擊，沖擊力的波形和峰值很難確定，此時可以將沖擊簡化為速度階躍激勵來分析。

5、結(jié)語

懸架、車身、襯套和運(yùn)轉(zhuǎn)部件構(gòu)成了一套振動系統(tǒng)，對于路面激勵而言，它是一套二級被動隔振/隔沖系統(tǒng)，對于部件運(yùn)轉(zhuǎn)的激勵而言，它是一套主動隔振系統(tǒng)。

剛度低的襯套會降低部件剛體模態(tài)頻率，對于主動隔振和被動隔振都有利。為了有效隔離部件運(yùn)轉(zhuǎn)激勵，主動激勵方向的部件剛體模態(tài)頻率應(yīng)小于主動激勵頻率的一半。為有效隔離路面隨機(jī)振動激勵，Z向的部件剛體模態(tài)頻率應(yīng)盡量小于8Hz。

在我們通常的認(rèn)知里，剛度低的懸架和剛度低的襯套能夠更好得隔離路面沖擊。但實際上，剛度低的懸架確實有利于沖擊隔離，但剛度低的襯套反而不利于沖擊隔離。

為了解決隔沖和隔振的矛盾，可以考慮如下方案：

部件Z向剛體模態(tài)頻率設(shè)計為小于8Hz，但大于3倍懸架偏頻。根據(jù)圖5，頻率比達(dá)到3.0時，放大率為1.5，處于可接受的水平，而且再繼續(xù)增加頻率比，放大率只會非常緩慢地減小。

提升襯套的Z向限位能力，減小襯套線性段，實現(xiàn)載荷增大到一定數(shù)值后襯套剛度迅速提升。在一般的振動激勵下，襯套工作在低剛度的線性段，有利于隔振；在較大載荷的沖擊工況下，襯套進(jìn)入高剛度的限位區(qū)，有利于隔沖。

5.有些情況下，我們可以通過合理布置運(yùn)轉(zhuǎn)部件，令主動激勵方向避開Z向。這樣在Z向只須考慮路面的振動和沖擊激勵，在其他方向只需考慮主動激勵，降低了襯套的匹配難度。


審核編輯：劉清