[发明专利]大功率柴油机动力总成六点悬置系统设计方法

摘要

本发明公开了一种大功率柴油机动力总成六点悬置系统设计方法。涉及的部件有：拉力传感器、摆盘、橡胶隔振器等。悬置系统设计主要可以分为悬置点选择、试验测取动力总成质量-惯性特性参数、悬置角度确定和橡胶隔振器特性参数确定等四大步。根据动力总成低阶纵向弯曲模态确定悬置点的位置；根据对称布置，各支承点位于通过主惯性轴的平面上的理论确定悬置的安装角度；根据能量解耦法对橡胶隔振器的三向刚度参数进行优化设计。六点悬置系统设计方法简单适用，可以实现80％以上的振动解耦，在多个机型上使用验证，隔振效果良好。

主权项

1.大功率柴油机动力总成六点悬置系统设计方法，涉及部件有动力总成、拉力传感器、摆盘、橡胶隔振器，其特征是设计方法包括以下步骤：(1)最佳悬置点的选择：(1.1)构建体现动力总成外形的结构简图，布置测点，并将简化的动力总成(I)几何结构输入计算机测试系统；(1.2)将动力总成悬吊，选择任意一个测点(非振动节点)为激励点，测取其他点的振动响应，每个测点重复多次采样，然后平均，消除信号中的噪声；(1.3)依次逐点采样，每点数据采样后，观察传递函数波形和传递函数峰值处的相干性函数曲线，相干值大于0.8的数据予以存盘，否则重新采样；(1.4)确定模态阶数：用其中一个测点的Y方向的传递函数为基础，根据该传递函数幅值的分布特征以及实频及虚频曲线特征，结合其它所有点传递函数的图形，确定模态阶数；(1.5)模态拟合和振型编辑：将动力总成质量单位化，进行振型编辑，得到机体结构的各阶振型；根据低阶弯曲模态振型，确定悬置点位置为弯曲振动节点处；(2)试验测取动力总成质量——惯性特性参数：所述参数包括质量、质心、转动惯量、惯性矩，(2.1)用三个拉力传感器(II)将动力总成(I)水平悬吊置于三维直角坐标的任意一个平面，由力矩平衡法，计算出质心坐标在该水平面面内的两个投影坐标：x=(F3-F2)L2F1+F2+F3,]]>y=F1L1-(F2+F3)L3F1+F2+F3---(a)]]>其中，F1、F2、F3分别为三个拉力传感器承受的拉力；L1和L3是三个吊点与坐标系x轴的距离，L2是其中两个吊点距坐标系y轴的距离；(2.2)重复步骤(2.1)，分别得到质心坐标在其它两个平面的投影Y、Z；(2.3)利用计算公式(b)，由三线摆扭振周期法测取转动惯量，测取动力总成的扭转周期，得到动力总成绕过质心的垂向坐标轴的转动惯量，IZ=GR2T24π2L---(b)]]>式中，G：被测物体的重量(N)，R：摆盘半径(m)T：扭振周期(s)，L：吊绳长度(m)(2.4)重复步骤(2.3)，分别得到绕过质心的其它两个坐标轴的转动惯量值；(3)悬置角度的确定：布置三个橡胶隔振器(IV1～3)，三个橡胶隔振器位于过主惯性轴的平面内，确定悬置的安装角度；(4)橡胶隔振器特性参数的确定：(4.1)建立系统的六自由度振动数学模型，不考虑悬置元件在其三个弹性主轴方向的阻尼，采用动力总成悬置系统的动力学方程：式中：{q}-系统广义位移向量，{q}＝{x，y，z，α，β，γ}^T；-系统广义加速度向量；[M]-系统的质量矩阵；[K]-系统的刚度矩阵；(4.2)计算系统振动能量矩阵，由动力总成悬置系统的动力学方程式(c)求得动力总成悬置系统的各阶模态固有频率——振型矩阵Φ，由系统的质量矩阵M和振型矩阵Φ，求出系统在作各阶主振动时的能量分布矩阵KET，当系统以第i阶固有频率振动时，此矩阵的第k行l列元素为：(KEkl)i=12ωi2mkl(Φi)k(Φi)l---(d)]]>式中，Φ_i为矩阵Φ的第i个列向量，即系统的第i阶主振型；(Φ_i)_k和(Φ_i)_l分别为Φ_i的第k及第l个元素；m_kl为系统质量矩阵第k行l列元素；ω_i为系统第i阶固有频率；i，k，l＝1，2，…，6。系统以第i阶固有频率振动时第k个广义坐标分配到的能量占系统总能量的百分比为：Pki=Σl=16[mkl(Φi)k(Φi)l]Σk=16Σl=16[mkl(Φi)k(Φi)l]×100%---(f)]]>由式(f)可得系统以解耦度为评价指标的振动能量矩阵KET；(4.3)在设定范围内改变橡胶隔振器的三向刚度值，计算新的振型矩阵和振动能量矩阵，得出系统频率控制在3.5Hz<ωn<ω/2]]>范围内，且解耦程度最大情况下的橡胶隔振器刚度参数和振动能量矩阵。