汽车液压悬置系统动态特性研究

沈子龙+梁赛

摘 要：汽车振动隔离，尤其是动力总成的振动隔离是汽车设计中的一项重要技术。振动不仅影响汽车的乘坐舒适性，还影响汽车的行驶稳定性和安全性。本文就汽车液压悬置系统动态特性进行研究。

关键词：汽车；液压悬置系统；特性

液压悬置是汽车车架或车身与动力总成间的主要隔振元件，其特性决定了动力总成和车架之间能量传递，因此对液压悬置的研究就很有必要并且很有意义。

1 液压悬置动力学分析模型的建立

液压悬置是一由许多组件构成的复杂装置，其中，橡胶主簧是悬置的基本弹性元件，它与橡胶底膜构成的空间被分隔成两个液室。惯性通道是一螺旋型长孔道，用于连接两液室间的液体流动。解耦元件有一有限的自由间隙，可以利用解耦盘与解耦间隙的相互作用进行解耦。悬置在低频大振幅激励的作用下，解耦盘紧贴在底座上，解耦件不起作用，此时液体流经惯性通道。由于振动液柱在通道内流动产生较大的沿程能量损失、出入口通道拐弯处产生的局部能量损失以及上下液室的压力克服液柱的惯性阻力而使液柱具有的动能被损失掉。因而，液压悬置产生大的阻尼效应。而在高频小振幅输入的情况下，上液室受泵动的液体由于难以克服通道内大的流动阻力而不动，解耦盘随液室内压力的波动而上下振动，从而消除了动态硬化，降低了悬置的动刚度。

2 液压悬置动力学分析模型的建立

图1表示的是惯性通道-解耦式液压悬置的动力学分析模型。该模型由橡胶部分和流体部分两大部分组成。橡胶可以看作是具有质量的弹性阻尼元件，其质量是橡胶主簧的质量Mr，刚度为橡胶主簧的刚度kr，阻尼为橡胶主簧的阻尼cr；流体部分包括上下液室及可调面积的惯性通道。上下液室分别有各自的体积刚度k1、k2 以及压力p1、p2。这里，体积刚度定义为上下液室单位体积的变化引起的上下液室压力的变化。

假设上下液室的压力分布是均匀的，分别为上述的p1和p2，上下液室的液体流动时的位移分别为x1和x2，连接上下液室的惯性通道截面积为S，惯性通道长度为L，惯性通道内液体流动时的位移是x3，液体质量为mf，液体密度为df，液体在惯性通道内流动时的阻尼设为Cf，在位移x的作用下，输入力F一部分传递到橡胶主簧为Fr，另一部分传递到液体部分作用在等效泵液活塞上（面积S）为Ff。Ff作用在上液室，压迫液体流经惯性通道进入下液室。

为了建立该类型液压悬置的数学模型，做了如下假设：一是橡胶主簧部分为一质量-弹簧-阻尼系统；二是上下液室内压力均匀，但是上下液室及惯性通道间的压力不同；三是惯性通道截面积与上下液室的面积之比<<1；四是上下液室面积与等效泵液活塞面积之比相近； 五是上下液室体积刚度之比>>1。

根据这些假设，对上面的动力学分析模型可得以下方程：

3 液压悬置的动态特性研究

优越的液压悬置的动态特性是在很宽的频带范围内具有很低的传递率，特别是在和系统固有頻率相当的频率附近，要有着小的加速度，避开共振频率。通过改变液压悬置的参数值，诸如静态刚度、惯性通道的长度或截面积，将可以获得较小的传递率。图2就是通过改变液压悬置的静态刚度，在1319N 预负载、激励振幅0.1mm 的条件下得到的传递率图。从图2可以看出，最大值从13（单位比例0.1）降到7，而且在20Hz 以后的频带范围，整个传递率降低了10%，甚至更多。

4 结束语

该悬置在很宽的频率范围内具有较低的传递率，并可以通过改变其参数值来改善其动特性，具有很大的发展前景和广阔的市场。

参考文献

[1]吕振华，梁伟，上官文斌.汽车发动机液阻悬置动特性仿真与实验分析[J].汽车工程.2002（02）

[2]秦民，林逸，马铁利，朱启昕.汽车液压悬置系统动态特性研究[J].汽车工程.2001（06）

[3]王利荣，吕振华.汽车动力总成液阻型橡胶隔振器的研究发展[J].汽车工程.2001（05）