液压悬置性能与结构调整的关系
动力总成液压悬置元件的结构与动力学分析
中后对 Ξ 求导并求其极值点, 发现 kd 除在 Ξ= 0 的
最低点处其值等于 km 外, 一般随着 Ξ 的增加而增
加。当 Ξ 增大到一定值后, kd 趋近于 km + ke。此外,
当 Ξ 处于低值时, 小振幅情况下 kd 小于大振幅情
况下的 k d , 但当 Ξ 处于高值时, 情况正好相反, 小
振幅时的 k d 大于大振幅时的 kd 。对于角损失 Υ,
简言之, 理想的发动机悬置元件应在低频范围 有较大的动刚度和阻尼, 而在高频范围有低的动刚 度。 传统的橡胶悬置无法满足这样的要求, 70 年代 末出现的各种液压悬置元件则由于其显著的非线性 特征可以满足上述要求。 2 液压悬置动力学特性原理
各种液压悬置按其结构特点可分为简单节流孔 式、惯性通道式和惯性通道—解耦膜式等类别。为较
片的自由振动使上腔液体压力变化很小, 亦即 k e 接 近于零, 动刚度主要由 km 决定; 当悬置处于低频大 幅度振动时, 膜片大部分时间处于限位状态, 流体主 要通过惯性通道衰减能量, 这便是非解耦状态。图 4
图 2 动刚度变化特征
图 4 惯性通道—解耦膜式液压悬置力学模型
为了进一步降低惯性通道式液压悬置在高频段
的动刚度, 人们在上腔下部设置了一个解耦膜。该膜
片刚度很小, 其上下运动受到档板的限制, 仅能在小
振幅下自由运动。当悬置处于高频小幅度振动时, 膜
图 3 损失角变化特征
3 惯性通道—解耦膜式液压悬置的特点和构造 上述简单节流孔式液压悬置低频大振幅时的阻
(10)
式中: Κ—— 与通道壁面粗糙度有关的沿程阻尼系
数;
l —— 通道长度;
d ——水力直径。
对于具有惯性通道的液压悬置, 式 (4) kR 和 C 3 中的质量 m 不可忽略。观察式 (4) 可以看到, 当 Ξ→
汽车动力总成液压悬置的研究发展
制、 半主动控制悬置的开发研究。
１ 被 动 液 压 悬 置
液 压悬 置是 国外 ２ 纪 ７ ０世 ０年 代末 在 汽 车上 开 始使 用 的一种 隔振 元件 ，它是 在 原橡胶 悬置 的基础
力总成悬置系统是指发动机与车身之间的弹性连接
系统 ， 性能 的好 坏不 仅影 响乘 坐舒 适性 ， 其 而且 影响 着 车辆 的使 用寿命 。设 计合 理 的发 动机悬 置系 统可 以降低 动 力 总成 和 车辆 的振 动水 平 ， 少 动力 总成 减 传 递 到车 身 的激 振力 ， 时降 低 地 面不 平 度对 动力 同 总成 的影 响 ， 而 明显 提 高车 辆 的 耐久 性 和乘 坐 舒 从 适 性 。这 就 要求悬 置具 有 良好 的动 特性 ， 即在 低 频 时应具 有 大 刚度 、 阻尼 ； 高频 时 应具 有 小 刚 度 、 大 在
小 阻尼 。 按 控制 方式 分 ， 压悬 置分 为被 动式 、 液 主动 控制
上增加了封装粘性流体 ，借助流体的液力特性改善 橡胶悬置的动态特性 ，从而提供更好的隔振降噪特
性 。被 动液压 悬置 的结 构发展 经 历 了从 简单 到复 杂
的过程 。
早 期 的液 压悬 置 的上 、下液 室之 间只有 小孔连
接 ，它 的减振 原理 是依 靠液体 流 经小孔 时产 生 的节 流 阻尼 来衰减 发 动机 的振动 ，其 大阻 尼特性 在低频 振 动时 可 以控 制发 动机 的位 移 ，但高 频时会 恶化 隔
振 效果 。
式 和半 主动控 制式 。尽 管 目前普 遍 使用 的液压 悬置
能在很大程度上起到隔振降噪的作用， 但近几年来 ，
维普资讯
动力总成悬置系统优化设计与匹配---基本理论
目录
一、悬置系统的典型结构及基本理论 二、悬置系统的主要布置方式 三、悬置系统的设计原则 四、悬置系统对汽车N&V特性的影响 五、悬置系统的设计流程和计算方法 六、悬置系统的匹配样车要求及N&V匹配方法
一、悬置系统的基本理论及典型结构
1、悬置的定义：装配在动力总成与车身（架）之间起支撑连接作用并使二者间 的力的传递产生衰减的弹性减振元件。
动力总成的完全解耦布置
动力总成的部分解耦布置
四、悬置系统的设计原则
撞击中心理论：
撞击中心理论主要用于选择前后悬置的位置。当动力总成视为 刚体，前后悬置如果处于互为撞击中心的位置上时，当一个悬置受 到干扰时或冲击时，另一个悬置上的响应为零。
扭轴理论：
当发动机的主惯性轴偏离曲轴轴线 一定角度, 在发动机激振力矩作用下, 发动机体将绕某一固定的“扭轴”作 白由振动。这时悬置布置应围绕“扭 轴”布置更为合理。
2、悬置系统（悬置+发动机+变矩器+变速箱）典型结构
3、各种类型悬置结构
一、悬置系统的基本理论及典型结构
悬置的结构型式日趋复杂。主要分为：橡胶悬置、液压悬置、 半主动/主动悬置。
橡胶悬置：结构简单，成型容易、成本低廉，被大量的使用在各型 车辆。缺点：存在高频硬化现象。下面为橡胶悬置常见结构：
压缩式
一、悬置系统的基本理论及典型结构
悬置系统六自由度力学方程的建立（势能）
一、悬置系统的基本理论及典型结构
悬置系统六自由度力学方程的建立（势能）
一、悬置系统的基本理论及典型结构
悬置系统六自由度力学方程的建立（耗散能）
一、悬置系统的基本理论及典型结构
发动机液压悬置异响的正向设计方法研究
发动机液压悬置异响的正向设计方法研究作者：宁闽来源：《时代汽车》2020年第19期摘要：发动机和底盘的链接和液压悬置是一个强非线性隔振元件，它可以在不同的振动频率和振动幅值在不同的刚度和阻尼，因此，这种发动机液压悬置隔振效果远优于传统的悬挂装置。
文中通过分析典型液压悬置的结构特征，获得了装置受冲击力时解耦膜的拍击特性，进而详细分析了液压装置异响的原因和特性，基于此确立了液压悬置异响的正向设计方法，并针对此方法做了详细研究和分析。
关键词：液压悬置异响正向设计方法Research on Forward Design Method of Abnormal Sound of Engine Hydraulic MountNing minAbstract：The link and hydraulic mount of the engine and the chassis is a strong nonlinear vibration isolation element， which can be at different vibration frequencies and vibration amplitudes at different stiffness and damping. Therefore， this engine hydraulic mount has a far greater vibration isolation effect better than traditional suspension devices. By analyzing the structural characteristics of typical hydraulic mounts， the flapping characteristics of the decoupling membrane when the device is subjected to impact force are obtained， and the causes and characteristics of the abnormal noise of the hydraulic device are analyzed in detail. Based on this， the correction of the abnormal noise of the hydraulic mount is established， and detailed research and analysis for this method is conducted.Key words：hydraulic mount， abnormal noise， forward design method1 引言隨着社会发展、科技兴起，汽车逐步进入大众生活，给大众生活带来便利的同时也逐步发现一些问题。
液压悬置性能与结构调整的关系
惯性通道的长度
• 惯性通道的长度即流道的长度，用L1表示。 • 下图是惯性通道与液压特性之间的关系。
4/10/2021 16
惯性通道的长度
4/10/2021 17
• 由上图可见，当惯性通道的长度增加时，动刚度、滞后角均增加，滞后 角出现峰值时的频率下降。对比上两图可见，惯性通道的长度对液阻悬 置性能的影响与横截面积对液阻悬置性能影响的规律是相反的。
4/10/2021 3
9 螺栓 8 支臂 7 限位块 6 液腔 5 橡胶衬
套 4 液压衬
套 3 铝芯子 2 骨架 1 支架
典型液压悬置产品
梯形液压悬置（惯性通道—解耦膜式）
4/10/2021 4
12 上液腔 10 底座 9 皮碗 8 流道盖
板 7 解耦片 6 上流道
板 5 骨架 4 主簧 3 支臂 2 骨架 1 上支架
时的频率。
• 由于这3中方案改进会引起其他变化，所以实际上很少予以采用。
其他因素与液压特性之间的关系
4/10/2021 19
• 除了上述几种结构与液压特性之间的关系，实际中还可以采用其他方式改 善产品液压特性。
• 1.皮碗倒吸。 皮碗倒吸通过在组装产品时，预压主簧来实现，预压越多，倒吸越厉害。
从下图是皮碗倒吸程度与液压特性之间的关系，
K*(N/mm) Phase Angle(Deg)
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汽车新技术第7章 发动机液压悬置
7.1 概述 7.2 发动机悬置的功能和基本要求
7.3 液压悬置结构和工作原理
7.4 液压悬置的发展方向
7.1 概述
发动机悬置：即是指连接发动机与车架间的支撑块（体）。 汽车的舒适性（即NVH性）是汽车，特别是轿车的主要性能指标。引起 汽车振动的振源主要有两个：一是汽车行驶时的路面随机激励；二是发动机工 作时的振动激励。
7.3 液压悬置结构和工作原理
图７-５ 静刚度示意图
7.3 液压悬置结构和工作原理
图７-６ 解耦式液压悬置的动特性曲线
7.4 液压悬置的发展方向
被动式液压悬置元件的研究主要集中在三个方面： (1)合理地设计橡胶主簧的结构和形状，以改善橡胶主簧内部的应力分布， 提高其疲劳寿命，或者获得合理的刚度特性组合(垂向刚度、体积刚度）。 (2)研究具有不同结构的液压悬置的动刚度和阻尼的频率特性，并研究结 构参数对其动特性的影响规律。 (3)针对不同车型和具有不同转速特性的发动机，以力传递率或位移传递
成低频振动。
(4)悬置应在25Hz附近具有较低的动刚度，以衰减怠速振动。 (5)悬置在高频范围内（>50Hz)，具有小阻尼、低动刚度特性，以降低振 动传递率，衰减高频噪声，提高降噪效果。 (6)能够适应发动机舱的环境，造价合理。 从上述要求看到，对发动机悬置的要求很复杂，有些要求之间互相矛盾。 传统橡胶悬置是无法满足这一要求的，液压悬置较好地满足了这一要求。
7.3 液压悬置结构和工作原理
工作原理： 当液压悬置受到低频、大振幅的激励时，如果橡胶主簧被压缩，上腔体积 减小，压力升高，迫使液体流经惯性通道被压入下腔;如果橡胶主簧被拉伸，上
腔体积增大，压力减小，下腔内液体流经惯性通道被吸入上腔。这样，液体经
惯性通道在上、下腔之间往复流动。当液体流经惯性通道时，惯性通道内液柱 惯性很大，在惯性通道的出、入口处为克服惯性通道内液柱的惯性损失了大量 的能量，称之为“惯性能量损失”。它使得液压悬置能很好地耗散振动能量，
《汽车动力总成悬置系统振动分析及优化设计》
《汽车动力总成悬置系统振动分析及优化设计》篇一一、引言随着汽车工业的快速发展，汽车动力总成悬置系统的性能对整车舒适性和耐久性的影响日益显著。
汽车动力总成悬置系统作为连接发动机和车身的重要部分，其振动特性直接关系到车辆的行驶平稳性和乘坐舒适性。
因此，对汽车动力总成悬置系统进行振动分析并优化设计显得尤为重要。
本文将围绕汽车动力总成悬置系统的振动分析及优化设计展开讨论。
二、汽车动力总成悬置系统概述汽车动力总成悬置系统主要由发动机、悬置件、支架等组成，其主要作用是减小发动机振动对整车的影响，提高车辆的行驶平稳性和乘坐舒适性。
然而，由于发动机在工作过程中产生的振动和冲击，会对悬置系统产生较大的影响，导致系统振动和噪声的产生。
因此，对悬置系统的振动进行分析和优化设计具有重要意义。
三、汽车动力总成悬置系统振动分析1. 振动来源分析汽车动力总成悬置系统的振动主要来源于发动机的振动和冲击。
发动机在工作过程中，由于燃料的燃烧和活塞的往复运动，会产生较大的振动和冲击力。
这些振动和冲击力通过发动机悬置件传递到车身，对整车的舒适性和耐久性产生影响。
2. 振动传递路径分析汽车动力总成悬置系统的振动传递路径主要包括发动机、悬置件、支架和车身等部分。
其中，悬置件是连接发动机和车身的重要部分，其性能直接影响着振动的传递和隔离效果。
因此，对悬置件的刚度、阻尼等性能进行优化设计，可以有效减小振动的传递和影响。
四、汽车动力总成悬置系统优化设计1. 优化设计目标汽车动力总成悬置系统的优化设计目标主要包括提高整车的行驶平稳性和乘坐舒适性，减小发动机振动对整车的影响。
同时，还要考虑系统的耐久性和可靠性等因素。
2. 优化设计方法（1）材料选择：选择具有高刚度和良好阻尼性能的材料，如高强度钢、合金等，以提高悬置系统的性能。
（2）结构优化：通过优化悬置件的结构设计，如增加加强筋、改变连接方式等，提高其刚度和阻尼性能。
同时，还可以采用多级刚度设计，根据发动机的转速和负荷变化调整悬置件的刚度，以更好地隔离振动。
液压悬置特性及整车影响研究
液压悬置特性及整车影响研究摘要：随着人们生活水平的提高、汽车信息化、科技化的提升，人们对于汽车舒适性要求越来越高，当前车辆的振动噪声水平已经成为评价车辆性能好坏的重要指标。
众所周知发动机作为整车的振源，隔离其振动向驾驶室的传递是控制汽车噪声振动的重要手段之一。
液压悬置是隔离发动机振动的主要元件，其性能的设定对整车通过不平路面的舒适性影响是本文所论述的主要内容，本文通过不同液阻悬置的特性对比，着重介绍了液阻悬置在汽车应用上的优点，作为先进的隔振元件，液阻悬置被广泛的应用于汽车动力总成悬置中。
关键词：汽车动力总成液阻悬置动态特性惯性通道引言汽车动力总成是汽车的主要激振源，动力总成悬置隔振的优劣，直接反映了车辆的振动噪声水平，随着舒适性要求的提高，液压悬置在传统燃油车上的选用已成为常态化设置，液阻悬置是在封闭橡胶腔内设置液体阻尼机构，其弹性特性和阻尼特性与激振振幅和激振频率有关，具有高频阻尼小，低频阻尼大的特点，与车辆在低频限制动力总成振动位移，高频降低振动传导相符合。
1液压悬置的减振机理见图1当悬置在A端（上端）受到低频、大振幅激励时（1~50Hz，1~2mm），解耦模片的位移幅值较大，达到其上极限和下极限位置，阻尼液主要经过惯性通道在上腔和下腔之间流动，悬置阻尼及刚度增大，可有效衰减振动的作用。
当激励位移为高频、小振幅时（50~200Hz，0.05~0.2mm），惯性通道液体的动态响应渐趋衰减，流动趋于截止，主要是解耦模片在其自由行程内运动，这样可以得到较小的悬置刚度以减小振动。
在设计液压悬置时，可以通过改变动态参数、惯性通道的孔径及长度等来实现任意的动态弹性特性。
由于惯性通道的截面积比上腔截面积小，约几十分之一，因此在惯性通道的液体在流速上要比上腔液体大的多，因此衰减的能量几乎全集中在液柱上，而对于上下腔来讲，其衰减作用可以不计，所以在建立模型时，可以不考虑上下腔的衰减作用。
2液压悬置动态特性基于整车影响的研究液压悬置在整车上阻尼特性应用较多主要是解决Engshake问题，即在整车通过不平路面时，液压悬置的阻尼特性可快速的对动力总成振动进行抑制，进而提升整车驾驶室的驾乘舒适性；此用户场景下，振动传递路径，主要有两条：①路面激励→车轮→弹簧、减震器、轴套→车身→人体（主要向车身传递簧下振动）；②发动机→发动机悬置→车身→人体（主要向车身传递发动机振动）；由振动传递路径可知：Engshake是由簧下振动和发动机振动共同引起的，根据车体振动优化原理，当传递路径①的簧下模态峰值与传递路径②的动力总成Bounce模态谷值一致时，动力总成可以作为吸震器吸收簧下振动，车体振动最小。
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Axial Frequency (Hz)
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50 45 40 35 30 25 20 15 10
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5 10 15 20 25 30 35 40 45 50
Axial Frequency (Hz)
1.用于改善路面振动对动力总成的传递。 2.主要关注滞后角峰值和对应的频率，峰值一般在30~70deg，峰值频 率在8~12Hz
但这种结构改进方案由于需要对主簧结构进行较大改动，会导致产 品静刚度和疲劳发生变化，所以风险较大，且难以准确定量。一般情况 下采用不多。
橡胶主簧的等效活塞面积
4/10/2021 12
橡胶主簧的作用有二个，一是承受动力总成的静、动态载荷，因此具有刚度 和 阻尼 ，二是起到类似活塞的作用，使液体在上、下液室之间来回流动，用等效 活塞面积 来表示其特性，用Ap表示。
时的频率。
• 由于这3中方案改进会引起其他变化，所以实际上很少予以采用。
其他因素与液压特性之间的关系
4/10/2021 19
• 除了上述几种结构与液压特性之间的关系，实际中还可以采用其他方式改 善产品液压特性。
• 1.皮碗倒吸。 皮碗倒吸通过在组装产品时，预压主簧来实现，预压越多，倒吸越厉害。
从下图是皮碗倒吸程度与液压特性之间的关系，
4/10/2021 1
液压悬置性能与结构调整的关系
龚碧峰 2011/3/19
典型液压悬置产品
圆锥形液压悬置（惯性通道—解耦膜式）
4/10/2021 2
10 上液腔 9 解耦膜 8 皮碗 7 下流道
板 6 上流道
板 5 节流盘 4 主簧 3 上罩 2 铝芯子 1 螺栓
典型液压悬置产品
衬套形液压悬置（仅惯性通道）
• 从上图可以看出，增加预压量（倒吸越多），动刚度降低而滞后角增加 ，滞后角峰值频率降低
• 皮碗倒吸是一个能有效改善液压特性的手段，对液压产品而言，一般都 要求皮碗倒吸。
其他因素与液压特性之间的关系
4/10/2021 21
• 2.改变解耦膜厚度
• 带解耦膜的液压悬置与不带解耦膜的相比，主要优势是能够降低高频区 域的动刚度。
• 惯性通道的长度变更也是调整液压特性的常用手段。
橡胶主簧刚度，液体比重，流量阻尼系数
4/10/2021 18
• 橡胶主簧刚度，液体比重，流量阻尼系数这3种调整与液压特性之间关系 如下。
• 增加橡胶主簧刚度，液阻悬置的动刚度增加而滞后角减少，滞后角出现峰值的频率增加。 • 当液体比重增加时，动刚度、滞后角均增加，当滞后角出现峰值时的频率下降。 • 当流量阻尼系数增加时，动刚度、滞后角均减少。流量系数的变化不影响滞后角出现峰值
150
200 Hz
产品结构和液压特性之间关系
4/10/2021 8
液压特性评价指标一般有动刚度，损耗角（也称为阻尼角，滞后角）和 以及相关联的频率。
产品结构特性的改进能使这些评价指标发生相应变化，且有规律性。产 品结构特性主要有：
1.橡胶主簧的刚度； 2.上液腔的体积刚度； 3.橡胶主簧的等效活塞面积； 4.惯性通道的横截面积 5.惯性通道的长度 6.液体的比重 7.流量阻尼系数
惯性通道的长度
• 惯性通道的长度即流道的长度，用L1表示。 • 下图是惯性通道与液压特性之间的关系。
4/10/2021 16
惯性通道的长度
4/10/2021 17
• 由上图可见，当惯性通道的长度增加时，动刚度、滞后角均增加，滞后 角出现峰值时的频率下降。对比上两图可见，惯性通道的长度对液阻悬 置性能的影响与横截面积对液阻悬置性能影响的规律是相反的。
K*(N/mm) Phase Angle(Deg)
600
90
80
500
70
400
60
50
300
40
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30
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100
10
0
0
10
20
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40
50
0
0
10 Freq20uency(H30z)
40
50
Frequency（Hz） ——主簧预压10mm
——主簧预压6mm
其他因素与液压特性之间的关系
4/10/2021 20
产品结构和液压特性之间关系
4/10/2021 9
以上几个产品结构特性，一般会通过第2,3,4,5条结构的改变来改善产品液 压特性，以满足期望值。其中第4，5条最为常用，效果也最为明显。
以下将着重针对这几条来阐述产品结构与液压特性之间的关系，以便用 于指导改进液压性能。
上液腔体积刚度
4/10/2021 10
下图是等效活塞面积与液压特性之间的关系。
橡胶主簧的等效活塞面积
4/10/2021 13
• 由上图可见，橡胶主簧的等效活塞面积增大时，液阻悬置的动刚度， 滞后角均增加，但滞后角出现峰值时的频率下降。
• 这种结构改动相对体积刚度需要地改动小一些，对零件三向静刚度和 疲劳影响也相对较小，但准确定量也是比较困难。
4/10/2021 3
9 螺栓 8 支臂 7 限位块 6 液腔 5 橡胶衬
套 4 液压衬
套 3 铝芯子 2 骨架 1 支架
典型液压悬置产品
梯形液压悬置（惯性通道—解耦膜式）
4//2021 4
12 上液腔 10 底座 9 皮碗 8 流道盖
板 7 解耦片 6 上流道
板 5 骨架 4 主簧 3 支臂 2 骨架 1 上支架
• 在实际调整液压悬置性能过程中，目前可以做到定性，还未能做到定量 。
4/10/2021 23
• THANK YOU
• ANY QUESTION?
橡胶主簧在泵吸液体的过程中，有一定的膨胀变形，橡胶主簧的这种膨胀特性用 上液室体积刚度K1来表示，定义为 P / V，即压力变化与体积变化的关系。
下图是上液腔体积刚度与液压特性之间的关系。
上液腔体积刚度
4/10/2021 11
由上图可见，当上液室的体积刚度增加时，动刚度、滞后角均增加 ，滞后角出现峰值时的频率也增加。
惯性通道的横截面积
• 惯性通道横截面积即流道的横截面积，用A1表示。 • 惯性通道的横截面积与与液压特性之间的关系如下图。
4/10/2021 14
惯性通道的横截面积
4/10/2021 15
• 由上图可见，当惯性通道的横截面积增加时，动刚度、滞后角均下降，当 滞后角出现峰值时的频率增加。
• 这种结构改动由于改动比较简单，也不涉及橡胶主簧的改动，所以常被采 用来调整液压特性。
• 解耦膜厚度增加，则动刚度和滞后角均增加，峰值频率基本不变。
总结
4/10/2021 22
• 液压悬置在汽车上的应用比较广泛，一般高档汽车都使用液压悬置，在 个别豪华轿车上，甚至使用主动式液压悬置。所以掌握液压悬置性能的 规律变化比较重要。
• 虽然液压悬置性能的调整相比橡胶悬置比较复杂，但也有规律可循。液 压性能与结构之间的关系，以作规律性总结，可作为液压悬置性能调整 的方向性参考。
典型液压悬置产品
方形液压悬置（惯性通道—解耦膜式）
4/10/2021 5
8 解耦膜 7 下流道
板 6 底板 5 皮碗 4 螺栓 3 上流道
板 2 限位杆 1 橡胶主
簧
液压悬置的液压特性
4/10/2021 6
K* (N/mm)
Loss Angle
低频，大振幅（PP2）液压曲线
400
350 300
250 200
液压悬置的液压特性
4/10/2021 7
高频，小振幅（PP02）液压曲线
500 K* N/mm
400
300
200
100
0
0
50
100
150
200 Hz
Loss Angle
45
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35
30
25
20
15
10
5
0
0
50
1.用于改善动力总成振动对车身的传递。 2.主要关注动刚度，高频段动刚度尽量低。
100