田學(xué)武，栗林濤，冉凱，黃丹

（陜西重型汽車(chē)股份有限公司，陜西 西安 710200）

四缸柴油機(jī)懸置系統(tǒng)研究與開(kāi)發(fā)

田學(xué)武，栗林濤，冉凱，黃丹

（陜西重型汽車(chē)股份有限公司，陜西 西安 710200）

∶新開(kāi)發(fā)一款匹配四缸柴油機(jī)的中型卡車(chē)產(chǎn)品。現(xiàn)基于ADAMS/View對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)懸置系統(tǒng)進(jìn)行分析研究，并結(jié)合實(shí)際整車(chē)隔振測(cè)試結(jié)果，確定懸置系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。同時(shí)采用HyperWorks、FEMFAT對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)前后支架進(jìn)行了強(qiáng)度分析。

∶四缸柴油機(jī)；懸置系統(tǒng)；隔振；模態(tài)；強(qiáng)度

10.16638/j.cnki.1671-7988.2016.09.034

CLC NO.: U464.172Document Code: AArticle ID: 1671-7988 (2016)09-91-02

前言

由于直列式四缸柴油機(jī)激勵(lì)頻率低、方向多、自身慣性小且二階往復(fù)慣性力不平衡等一系列因素造成其隔振尤為困難。為了有效改善四缸發(fā)動(dòng)機(jī)的隔振性能，現(xiàn)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)懸置系統(tǒng)進(jìn)行理論分析和實(shí)際測(cè)試驗(yàn)證，同時(shí)為了保證系統(tǒng)可靠性，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)支架進(jìn)行強(qiáng)度分析。

1、發(fā)動(dòng)機(jī)懸置系統(tǒng)數(shù)據(jù)準(zhǔn)備

本文所有參考坐標(biāo)系均采用整車(chē)坐標(biāo)系，定義如下：前橋中心線、車(chē)架最低平面線、整車(chē)縱向中心線的交點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)；縱向中心線為X軸，向后為正方向；垂直向上為Z軸正方向；右手定則確定Y方向。

根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)及變速器等部件的質(zhì)量、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量等參數(shù)如表1所示：

表1　動(dòng)力總成合成參數(shù)

根據(jù)整車(chē)布置，明確懸置布置坐標(biāo),初步確定減振墊剛度，如表2所示：

表2　懸置點(diǎn)位置坐標(biāo)及減振墊剛度

2、懸置系統(tǒng)解耦及固有頻率的計(jì)算分析及優(yōu)化

根據(jù)上述數(shù)據(jù)進(jìn)行初步方案的系統(tǒng)性能計(jì)算分析，分析結(jié)果如表3所示：

表3　初步方案計(jì)算結(jié)果

上述計(jì)算結(jié)果表明，目前采用的方案Ryy、Rxx及z方向解耦較差，最低僅為55.73%，考慮到Rxx及z方向?yàn)閯?dòng)力總成的主要激振方向，其解耦率應(yīng)達(dá)到80%以上；系統(tǒng)最大固有頻率為14.1Hz(Rxx方向)，考慮到發(fā)動(dòng)機(jī)怠速為800轉(zhuǎn)/分,點(diǎn)火激勵(lì)頻率為26.67Hz, 故該方向頻率比僅為1.54，對(duì)于四缸發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)，該結(jié)果遠(yuǎn)遠(yuǎn)無(wú)法滿(mǎn)足其隔振率要求。因此該方案需進(jìn)行優(yōu)化。經(jīng)過(guò)多次調(diào)試計(jì)算，確定優(yōu)化發(fā)動(dòng)機(jī)懸置減振墊剛度如表4所示：

表4　優(yōu)化方案采用剛度

其計(jì)算結(jié)果如表5所示：

表5　優(yōu)化方案計(jì)算結(jié)果

懸置系統(tǒng)優(yōu)化后，系統(tǒng)各方向解耦率均達(dá)到80%以上；系統(tǒng)最高固有頻率為12.6Hz，頻率比為2.11以上，滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，預(yù)計(jì)隔振率達(dá)到80%左右。

3、懸置系統(tǒng)隔振性能測(cè)試

根據(jù)優(yōu)化方案完成了技術(shù)狀態(tài)固化并進(jìn)行了裝車(chē)測(cè)試，懸置系統(tǒng)測(cè)試結(jié)果如表6所示：

表6　懸置各點(diǎn)隔振測(cè)試結(jié)果

由測(cè)試結(jié)果可以看出，懸置系統(tǒng)優(yōu)化后各點(diǎn)主要方向隔振量均接近15dB,滿(mǎn)足80%的隔振能力要求。

4、懸置系統(tǒng)支架強(qiáng)度分析

對(duì)懸置支架進(jìn)行靜態(tài)強(qiáng)度分析，其計(jì)算結(jié)果如下：

圖1　前支架安全因子云圖

圖2　后支架安全因子云圖

圖1、圖2分別為最危險(xiǎn)工況下安全因子分布云圖，可知：前懸置支架最低安全因子3.89，后懸置支架最低安全因子1.73，均滿(mǎn)足要求。由于支架的最大應(yīng)力均未超出材料的屈服強(qiáng)度，可以滿(mǎn)足支架的壽命要求，故不作分析。

5、結(jié)論

通過(guò)模擬分析計(jì)算，對(duì)四缸發(fā)動(dòng)機(jī)懸置系統(tǒng)優(yōu)化后各項(xiàng)性能指標(biāo)符合設(shè)計(jì)要求。

Research and Development on suspention System of Four Cylinders Diesel Engine

Tian Xuewu, Li Lintao, Ran Kai, Huang Dan
（Shaanxi Heavy Duty Automobile Co.,Ltd,Shaanxi Xi'an 710200）

A new product of medium duty truck is developed,Which is matched of four cylinders diesel engine .Based on ADAMS/View to analysis modal of suspention system,and combined withthe text of vibratian insulatian performance complete the system design scheme.Analysised the strength of engine stents by HyperWorks and FEMFAT.

four cylinders diesel engine; suspention system; vibratian insulatian; modal Strength

∶U464.172

∶A

∶1671-7988 (2016)09-91-02

田學(xué)武（1990—）， 男，助理工程師，就職于陜西重型汽車(chē)有限責(zé)任公司汽車(chē)工程研究院。