SLG6643S4客車(chē)動(dòng)力總成懸置支架改進(jìn)設(shè)計(jì)

李恒，石東森，荊寶鋒

(1.河南少林客車(chē)股份有限公司，河南滎陽(yáng) 450100；2.鄭州自動(dòng)化研究所，河南鄭州 450006)

?

SLG6643S4客車(chē)動(dòng)力總成懸置支架改進(jìn)設(shè)計(jì)

李恒1，石東森2，荊寶鋒1

(1.河南少林客車(chē)股份有限公司，河南滎陽(yáng) 450100；2.鄭州自動(dòng)化研究所，河南鄭州 450006)

摘要：通過(guò)對(duì)動(dòng)力總成懸置點(diǎn)布置的研究，改進(jìn)懸置點(diǎn)的位置和懸置支架結(jié)構(gòu)，降低動(dòng)力總成的振動(dòng)，提高整車(chē)的舒適性和產(chǎn)品可靠性。

關(guān)鍵詞：SLG6643S4客車(chē)；動(dòng)力總成；懸置支架；改進(jìn)設(shè)計(jì)；可靠性

0引言

汽車(chē)性能的一個(gè)重要方面是振動(dòng)和噪聲水平，汽車(chē)振動(dòng)和噪聲控制作為汽車(chē)設(shè)計(jì)、制造的一個(gè)重要課題，受到廣泛重視。動(dòng)力總成以及將其與車(chē)架相連的支承原件所組成的發(fā)動(dòng)機(jī)懸置系統(tǒng)是汽車(chē)振動(dòng)系統(tǒng)中重要的子系統(tǒng)。適當(dāng)選擇發(fā)動(dòng)機(jī)支撐參數(shù)(支承的剛度、安裝位置和角度等)，不僅可以使整車(chē)振動(dòng)噪聲水平明顯下降，而且能防止發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)件的過(guò)早損壞，提高車(chē)上各零部件的疲勞壽命[1]。文中以SLG6643S4客車(chē)為例，討論動(dòng)力總成懸置點(diǎn)的優(yōu)化設(shè)計(jì)對(duì)降低整車(chē)振動(dòng)的貢獻(xiàn)。

1動(dòng)力總成相關(guān)參數(shù)和布置存在問(wèn)題

存在問(wèn)題：發(fā)動(dòng)機(jī)懸置點(diǎn)布置遠(yuǎn)離動(dòng)力總成輸出軸中心、懸置軟墊硬度較大，造成車(chē)輛怠速和正常行駛狀態(tài)下乘客乘坐極不舒服。

1.1問(wèn)題表現(xiàn)

SLG6643S4客車(chē)為前置動(dòng)力，動(dòng)力部分選用玉柴4FA130-40四缸直列發(fā)動(dòng)機(jī)，變速箱為東風(fēng)5S300變速箱。動(dòng)力總成采用發(fā)動(dòng)機(jī)缸體和變速箱殼體對(duì)稱4點(diǎn)固定，具體布置形式見(jiàn)圖1。

此車(chē)型整車(chē)路試發(fā)現(xiàn)振動(dòng)異常問(wèn)題，具體現(xiàn)象如下：

(1)發(fā)動(dòng)機(jī)怠速時(shí)，整車(chē)共振明顯， 站在駕駛區(qū)地板面上有輕微的腳麻感覺(jué)，耳膜有明顯的壓力感；

(2)路試過(guò)程中，耳膜有壓力感，使人感覺(jué)很不舒服，并且在行駛車(chē)速達(dá)到60 km/h以上時(shí),整車(chē)振動(dòng)劇烈增加，形成強(qiáng)烈共振現(xiàn)象。

1.2數(shù)據(jù)測(cè)試

為了解決此問(wèn)題，通過(guò)振動(dòng)檢測(cè)儀器，在底盤(pán)多個(gè)相關(guān)部位、整車(chē)大梁與發(fā)動(dòng)機(jī)相關(guān)的點(diǎn)，進(jìn)行3個(gè)方向上的怠速(780 r/min)振動(dòng)加速度測(cè)試，以評(píng)價(jià)動(dòng)力總成懸置部分設(shè)計(jì)是否合理。選取了8個(gè)相關(guān)測(cè)試點(diǎn)，分別為：發(fā)動(dòng)機(jī)左側(cè)前懸置點(diǎn)、發(fā)動(dòng)機(jī)右側(cè)前懸置點(diǎn)、變速箱左側(cè)上后懸置點(diǎn)、變速箱右側(cè)上后懸置點(diǎn)，測(cè)試點(diǎn)傳感器固定位置見(jiàn)圖2。每個(gè)懸置點(diǎn)測(cè)得2組數(shù)據(jù)，分別是懸置軟墊隔振前和懸置軟墊隔振后，并算出每個(gè)懸置軟墊的減振效率[2]，具體數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。

設(shè)怠速減振效率為λ，懸置軟墊隔振前振動(dòng)加速度為a1，懸置軟墊隔振后振動(dòng)加速度為a2，則怠速減振效率λ計(jì)算公式為：

λ=(a1-a2)/a1×100%

振動(dòng)總值為上下、左右、前后3個(gè)方向振動(dòng)烈度的均方根值[3]，單點(diǎn)振動(dòng)總值及減振效率見(jiàn)表2。

另外，駐車(chē)狀態(tài)下，發(fā)動(dòng)機(jī)怠速780 r/min原地慢加速至標(biāo)定點(diǎn)大梁上下方向振動(dòng)加速度幅值超過(guò)8 m/s2。

1.3數(shù)據(jù)分析

(1) 發(fā)動(dòng)機(jī)減振效率偏低，沒(méi)有達(dá)到80%的要求。其中右后懸置隔振率最低，左右方向振動(dòng)被放大；

(2)加速工況大梁上下方向振幅超過(guò)8 m/s2，說(shuō)明高速段懸置隔振效果也較差；

(3)從振動(dòng)評(píng)價(jià)指標(biāo)限值來(lái)看，懸置軟墊隔振后的單點(diǎn)振動(dòng)總值在2.3～4.03范圍內(nèi)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)[4]。振動(dòng)評(píng)價(jià)指標(biāo)限值見(jiàn)表3。

2改進(jìn)方案

(1)調(diào)整后變速箱端懸置軟墊硬度，原來(lái)邵氏硬度57更改為邵氏硬度47，進(jìn)而降低懸置軟墊隔振后的單點(diǎn)振動(dòng)總值，并更改后變速箱端固定支架的結(jié)構(gòu)，使固定點(diǎn)靠近主慣性軸。具體布置位置見(jiàn)圖3。

(2)更換曲軸端前懸置軟墊，由原來(lái)邵氏硬度75調(diào)整為邵氏硬度55；改進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)支架結(jié)構(gòu)，懸置軟墊固定面由45°改為55°，增強(qiáng)軟墊的剪切減震機(jī)能。改進(jìn)前后對(duì)比見(jiàn)圖4和圖5。

(3)改進(jìn)后測(cè)試數(shù)據(jù)分析。從表4可以看出：改進(jìn)后發(fā)動(dòng)機(jī)懸置點(diǎn)隔振效率高于80%；從表5可以看出：改進(jìn)后懸置點(diǎn)后的單點(diǎn)振動(dòng)總值小于1.8。路試試驗(yàn)，怠速時(shí)司機(jī)地板的腳麻感覺(jué)消失，耳膜壓力感消失；從起步到加速到80 km/h的行駛過(guò)程中振動(dòng)非常平穩(wěn)，沒(méi)有出現(xiàn)振動(dòng)急劇情況，共振現(xiàn)象消失。

(4)試驗(yàn)結(jié)論：①發(fā)動(dòng)機(jī)懸置配套不合理是整車(chē)振動(dòng)的主要因素，其次后懸置安裝不對(duì)稱也導(dǎo)致右后懸置隔振率偏低。②更換硬度較小的前后懸置軟墊，選取不同的軟墊進(jìn)行交叉組合，尋找最優(yōu)狀態(tài)的方案。③動(dòng)力總成懸置點(diǎn)布置遠(yuǎn)離最小慣性軸，最小慣性軸基本對(duì)應(yīng)于發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸中心線和變速箱一軸中心線。后變速箱端懸置點(diǎn)的設(shè)計(jì)遠(yuǎn)離了主慣性軸[6]。

3結(jié)論

動(dòng)力總成懸置系統(tǒng)的主要作用是支撐發(fā)動(dòng)機(jī)和變速器，有效隔離動(dòng)力總成向車(chē)架傳遞振動(dòng)，它對(duì)整車(chē)舒適性水平有決定性的影響[7]。動(dòng)力總成部分懸置點(diǎn)設(shè)計(jì)不合理，會(huì)造成整車(chē)的振動(dòng)，嚴(yán)重影響舒適性[8]。隨著人們生活水平的提高，對(duì)駕乘空間的舒適性也提出了更高的要求，設(shè)計(jì)工程師必須認(rèn)真研究，以滿足客戶要求，提升產(chǎn)品品質(zhì)。

參考文獻(xiàn):

【1】陳南.汽車(chē)振動(dòng)與噪聲控制[M].北京:人民交通出版社，2005.

【2】廣西玉柴機(jī)器股份有限公司.Q/YC-2007整車(chē)振動(dòng)測(cè)試試驗(yàn)規(guī)范[M].

【3】王望予.汽車(chē)設(shè)計(jì)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2003.

【4】汽車(chē)工程手冊(cè)編輯委員會(huì).汽車(chē)工程設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京:人民交通出版社，2001.

【5】QC/T 474-1999客車(chē)平順性評(píng)價(jià)指標(biāo)及限值[S].

【6】余志生.汽車(chē)?yán)碚揫M].5版.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2010.

【7】呂兆平,楊曉.動(dòng)力總成懸置支架多工況拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)研究[C]//中國(guó)汽車(chē)輕量化技術(shù)研討會(huì)論文集，2012.

【8】黃天澤,黃金陵.汽車(chē)車(chē)身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社，1997.

Optimization Design for SLG6643S4 Bus Powertrain Mount Point

LI Heng1,SHI Dongsen2,JING Baofeng1

(1.Henan Shaolin Bus Co.,Ltd., Xingyang Henan 450100,China；2.Zhengzhou Institute of Automation, Zhengzhou Henan 450006,China)

Keywords:SLG6643S4 Bus; Powertrain; Mount; Improvement design；Reliability

Abstract:Through the study of powertrain mount point layout, the position of the mount point and the structure of the mounting bracket were improved to reduce the powertrain vibration.So the reliability and comfort are improved.

收稿日期：2016-03-01

作者簡(jiǎn)介：李恒(1977—)男，工程師，主要從事流體力學(xué)和底盤(pán)總布置方面的研究。E-mail：lh0375@126.com。

中圖分類號(hào):U461.2

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1674-1986(2016)05-076-03