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桥梁检测车租赁, 桥梁检测车出租公司, 桥梁检测车出租    桥梁检测车的动力总成悬置系统分析方法?
新闻分类:公司新闻   作者:admin    发布于:2022-11-114    文字:【】【】【

      桥梁检测车租赁, 桥梁检测车出租公司, 桥梁检测车出租    桥梁检测车的动力总成悬置系统分析方法?  本文研究对象为某国产桥梁检测车,其发动机为柴油发动机,初始状态下,发动机与车身连接的四个悬置均为橡胶悬置。根据设计要求,可将前两个悬置替换为半主动液压悬置,后两个悬置仍保持橡胶悬置,但四个悬置的刚度、角度均可进行调整。 

     动力总成悬置解耦理论: 根据刚体动力学理论,可知刚体模型具有六个自由度,即3个平动方向的自由度和3个转动方向的自由度。动力总成存在与六个自由度相对应的六个方向的模态。模态解耦即六个模态是彼此独立的,六个自由度互不相关,六个方向的运动互不干涉,此时,各个模态可以看作单自由度系统。 动力总成悬置系统的解耦程度的高低,反映了其系统设计优良情况,也是一个重要的评价指标。解耦的目的,是为了更好地对发动机悬置进行刚度、位置和角度设计。理论上,设计悬置隔振系统的一个目标就是需要每个自由度尽可能完全解耦,但这在工程实际应用中是不存在的。因此在工程上,当某个方向的模态能量达到占总能量90%以上时,通常认为是该模态已经解耦。 在此基础上,可根据理论推导模态频率公式和解耦率计算公式,得到所需的动力总成六自由度模型。并基于模态频率和各自由度解耦率,通过初步优化得到所设计的半主动液压悬置刚度参数。

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     动力总成悬置系统六自由度模型: 发动机质心坐标系𝐺𝑋𝑌𝑍的定义:坐标原点𝐺𝑐位于动力总成的质心处, +X方向平行于曲轴中心线,指向汽车后端,+Z方向垂直向上,Y方向由右手定则确定。发动机半主动悬置弹性主轴坐标系𝐺𝑢𝑣𝑤 的定义:𝐺𝑟分别位于各悬置的质心,uvw则分别为各悬置的弹性主轴方向。其中悬置系统质心位移定义为质心沿XYZ轴平移的xyz和转动的𝜃𝜃𝜃,记为𝒒。悬置系统无阻尼自由振动的拉格朗日方程为:𝑑𝑑𝑡(𝜕𝑻𝜕𝒒̇𝑖)−𝜕𝑻𝒒𝑖+𝜕𝑼𝜕𝒒𝑖=𝑸中:𝒒——悬置系统的广义坐标,𝒒=[𝑥𝑦𝑧𝜃𝜃𝑦𝜃𝑧] 𝒒̇——悬置系统的广义速度,𝒒̇=[𝑥̇𝑦̇𝑧̇𝜃̇𝜃̇𝑦𝜃̇𝑧] 𝑻——系统振动时的动能;𝑼——系统振动时的势能;Q——广义力。 其中系统振动时的动能𝑻为:𝑻=𝑻+𝑻=12𝑚(𝑥2+𝑦2+𝑧2)+12[𝐽𝜃̇𝑥2+𝐽𝜃̇𝑦2+𝐽𝜃̇𝑧2−(𝐽𝑦𝜃̇𝑥𝜃̇𝑦+𝐽𝑧𝜃̇𝑧𝜃̇𝑦+𝐽𝑧𝑥𝜃̇𝑥𝜃̇𝑧)]=12𝒒̇𝐌𝒒̇  𝐌为动力总成悬置系统的质量矩阵:𝑴=[𝐽𝐽𝑥𝑦𝐽𝑧𝑥0 0 0−𝐽𝑦𝐽𝑦𝐽𝑦𝑧0 0 0−𝐽𝑥𝐽𝑦𝑧𝐽𝑧](2.3) 式中:𝑚——动力总成质量;𝐽𝐽𝐽——分别为动力总成xyz方向的转动惯量;𝐽𝑦𝐽𝑥𝐽𝑦——分别为动力总成的惯性积。 势能为:𝑼2𝑼=12∑(𝑘𝑝𝛥𝑥𝑝2+𝑘𝑝𝛥𝑦𝑝2+𝑘𝑝𝛥𝑧𝑝2)𝑠𝑝=1=∑[𝛥𝑥𝛥𝑦𝑝𝛥𝑧𝑝]𝑝=1[𝑘𝑝0 00𝑘𝑝00 0𝑘𝑝][𝛥𝑥𝛥𝑦𝛥𝑧] (2.4) =12∑𝒒𝑝=1𝑇𝑩𝑇𝑲𝑩𝑝𝒒=12𝒒𝑲𝒒式中:𝛥𝑥𝛥𝑦𝛥𝑧——分别为xyz方向上发动机振动时支撑点离开平衡位置的距离;𝑘𝑝𝑘𝑝𝑘𝑝——分别为第p个悬置元件的三向刚度。K为悬置系统的刚度矩阵𝑲=∑𝑩𝑇𝑲𝑩𝑝𝑠𝑝=1 𝑩=[1 0 0 0𝑧𝑦𝑝0 1 0−𝑧0𝑥𝑝0 0 1𝑦𝑥𝑝0] 𝑲=[𝑘𝑝0 00𝑘𝑝00 0𝑘𝑝] 式中:𝑩——p个支撑点的位置矩阵;𝑲——p个悬置元件的刚度矩阵;𝑥𝑦𝑧——分别为第p个悬置元件支撑处的三项坐标。 在无阻尼情况下,悬置系统自由振动微分方程如下:𝑴𝑿̈+𝑲𝑿=𝟎 的特征解为:𝑿=𝑿𝑠𝑖𝑛(𝜔𝑡+𝜙) 简化得到:𝑴𝟏𝑲𝑿=𝜔2𝑿 式中:𝜔——系统固有频率。 发动机悬置解耦法有很多种,如:能量解耦法、刚度矩阵解耦法等。

     本文使用最常见的能量解耦法。能量解耦法是根据能量分布来判断悬置系统的解耦程度的,其主要利用振型和6个方向的模态来得到悬置系统的能量分布。当悬置系统做多自由度耦合振动时,其动能当系统做r阶主振动时,最大动能为𝑻𝑎𝑥(𝑟)=12𝜔2𝝋𝑇𝑴𝝋=12𝜔2∑∑(𝝋)𝑙6𝑘=16𝑙=1(𝝋𝑟)𝑘𝑚𝑘𝑙 𝜔r阶模态频率;𝝋r阶模态振型;(𝝋)𝑙𝝋的第l个元素;(𝝋)𝑘𝝋的第k个元素;𝑚𝑙惯性矩阵第k行、第l列元素。 在广义自由度k上分配到的动能为:𝑻(𝑟)=12𝜔2∑(𝝋)𝑙6𝑙=1(𝝋𝑟)𝑘𝑚𝑘𝑙  因此,当系统做r阶主振动时,在广义自由度k上分配到的动能占系统动能的比例,即解耦率的表达式为:𝑑𝑖𝑔(𝑟)=𝑻(𝑟)𝑻𝑎𝑥(𝑟)=∑(𝝋𝑟)𝑙6=1(𝝋𝑟)𝑘𝑚𝑘𝑙∑∑(𝝋𝑟)𝑙6=16𝑙=1(𝝋𝑟)𝑘𝑚𝑘𝑙×100%  

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