形,表3-16-6,给出了一般悬置橡胶材料的许用应力和许用变形。 (2)老化
悬置软垫在使用中,不可避免的会受到热、臭氧和紫外线等的作用、造成悬置软垫的抗拉强度、力学性能下降,并产生裂纹。因此在悬置设计中应使悬置软垫远离热源或加以隔离。 表3-16-3悬置软垫许用应力和变形
变形形式 允许应力 允许变形 压缩 1~1.5 15~20 剪切 0.1~0.2 20~30
(3)永久变形
悬置软垫在使用中反复地变形,或受热等因素影响下,橡胶将产生永久变形,使橡胶的尺寸发生变化。
(4)粘接面的剥离
一般设计中要求橡胶与金属骨架的粘接强度高于3MPa,但由于产品质量问题或软垫在高温环境下长期使用后,粘接面的粘接强度下降并引起剥离而导致损坏。 5)悬置软垫橡胶的材料
在设计中应根据使用要求选择符合要求的橡胶材料。目前主要采用混合橡胶,它以天然橡胶为主料,添加了部分丁苯橡胶.有的悬置也采用了丁腈橡胶。目前采用的减振橡胶材料有一般的加硫橡胶,如NR (天然橡胶), SBR(丁苯橡胶) ,BR (丁二烯橡胶), IR(异戊橡胶);特殊的耐油加硫橡胶,如NBR(丁腈橡胶);特殊耐候(轻度耐油)橡胶,如CR(氯丁二烯橡胶);阻尼力教大的橡胶,如IIR(丁基橡胶);特别耐热的加硫橡胶,如EPDM(乙丙烯橡胶)。 6)悬置软垫的阻尼
根据悬置系统的幅频响应特性,当动力总成在低频振动时,为了减小振动的振幅,应采用阻尼因数较大的软垫,此时阻尼越大,振动响应越小。其中,最典型的例子是冲击。而当动力总成作30Hz以上的高频振动时,由于激振力的频率较高,可以不必考虑动力总成悬置系统的共振问题。为了降低动力总成的振动对整车的影响,切断高频振动的传递。应该使振动系的阻尼越小越好,此时阻尼越小,振动响应越小。
液压悬置
只使用橡胶软垫,很难产生很大的振功阻尼。为了改善冲击等过大的振动,悬置必须具有很大的阻尼力,这就是液压式悬置,它同样可降低高频时的悬置刚废,提高减振、降噪效果。 1)液压悬置的构造
液压悬置的基本结构见图3-16-8。用一个中心螺栓将一个普通的锥形橡胶悬置垫固定在顶部,与隔板一起构成上腔,下腔由一个弹性皱皮膜和隔板构成,皱皮膜由—个固定盖保护,固定盖与皱皮膜构成与大气相通的气室,隔板上开有一个活动板。同时隔板上开有小孔,阻尼缓冲液可由隔板上的小孔经上腔流到下腔。
2)液压悬置的工作原理
当发动机高频小幅振动时,上腔内压没有上升,这样可得到较小的悬置刚度以减小振动(图3-16-8a)。当发动机低频大幅振动时,活动板的动作爱到限制、上腔压力升高,流体通过阻尼孔流人下腔,利用流体的流动阻力,产生很大的阻尼力,从而使振功得到很大的衰减(图3-6-8b)。在设计液压式悬置时,可以改变某些参数,自由地设定共振频率,例如改变液压悬置的动态参数,节流孔的口径和孔长等,这样,利用液体的共振现象,就能实现任意的动
态弹性特性。有的液压式悬置还设有高频节流孔等附加机件,能改善240Hz以下的动态弹性特性。液压悬置的动态特性见图3-16-9。
悬置系统的设计程序
①确定动力总成的总质量,包括内部注满的机油和冷却液。 ②确定动力总成的质心位置。 ③确定动力总成主惯性轴的位置。
④测出或估算出动力总成绕三个主惯性轴的转动惯量。
⑤设定动力总成前、后悬置支承点的数目,布置形式,各支承点离质心和主惯性轴的位置及相应的几何尺寸,并结合解耦原理作必要的分析计算。 ⑥分别计算前、后悬置支承点上承受的静态负荷。
⑦计算发动机机体后端面与飞轮壳接合面上的静态弯矩,该弯短值必须在发动机制造商规定的范围内;否则,应调整前、后悬置支承点的位置或增加尾部辅助支承点,使该处的弯矩值控制在限值内。 ⑧计算发动机、变速器总成在悬置软垫上可能引起的最大转矩反作用力。可用两种计算标准,一是发动机输出最大转矩时,另一是发动机在额定功率点时(包括最大变速比)。然后根据软垫制造商提供的软垫“负荷——变形”曲线,核对所选样的软垫是否能承受这一作用力及软垫的最大变形量是否在合理的范围内。
⑨按实际应用情况,确定动态负荷冲击加速度的数值。 ⑩设计悬置支架,按动态负荷计算进行强度校核。若发动机制造商没有提出机体后端面与飞轮壳接合部位的静念弯矩限值,则应按动态负荷计算该部位的弯矩和工作应力,保证该薄弱环节安全可靠。
⑾选择合适的悬置软垫,应能承受上述动态负荷,并满足隔振要求,确定软垫的刚度。 ⑿根据所选择的软垫的压缩和剪切刚度及系统布置形式,分别计算前、后悬置的垂直综合刚度,侧向综合刚度和扭转综合刚度及相应的固有频率(如果是平置式布置,则系统的垂直方向固有频率和隔振效率可从软垫制造商提供的坐标图上根据静态变形量确定)。 ⒀确定发功机的外激振频率。 ⒁通过软垫制造商提供的坐标图,按照软垫的静态压缩量以及外激振额率,确定悬置系统的隔振效率。
⒂检查悬置系统是否具备克服其他外力和惯性力的能力,必要时应设置限位装置。 ⒃选择能满足工作环境条件的需要的悬置软垫的材料。
⒄校核悬置系统的结构布置能否适应整车提供的空间,确保不与周围零部件发生干涉。 ⒅试验。