以Bush与金属部分的质量所构成的振动系统来进行整体的考虑。
1、系统的隔振特性
・振动数F的隔振需要做到F>Fn×
( F:振动源的频率、Fn:共振频率)
(如右图)。
⇒需要特定的Mass因素(M)、弹性因素(K)。
隔振(振动传递率)需要做到<1。
2、Bushing、Mounting的 动态特性
(Kd:动态弹性率、M:振动源质量)
所以隔振性能需要对Kd进行控制。Kd表示振动使的刚性。
・Rubber材料的话,Kd与充分缓慢变形时的刚性(Ks:静的弹性率)的比率(动静比)=Kd/Ks是很重要的一项指标。
3、Bushing特性的变更事例
例1:Suspension用隔振Rubber
-降低动静比⇒降低Kd
不同材料对动静比的改善
例2: 隔振Rubber Bushing
-用更柔软的形状来降低Kd
1、力学Model
・隔振支持分为以下两种
(a)基础的的振动、不传递至支持物体的隔振支持的情况
(b)支持物体所产生的振动不传递到其支持的基础上去的情况
・机械振动因为是周期性的,可以用三角函数的重叠进行表示。
由此,可以假设作为力输入的正弦波。
支持物体的质量为m、隔振Rubber的复数动刚性为K*、
(a)、(b)各自的力学Model为下图所示结构。
2、运动方程式与解
(a)的运动方程式中的y为基础振动
(a):振幅比
(b):力的传递率:为传递至基础的力的振幅与外力的振幅的比。通常通过传递率来评价隔振的效果。
【记号的说明】ω:强制振动的振动数ω0 :隔振支持系的固有振动数
K’:隔振Rubber的储藏刚性G’:储藏剪切弹性率
β:隔振Rubber的形状以及尺寸以及变形的方式相关的系数
3、隔振Rubber支持系的传递率
实际来说,因为隔振Rubber的动态性质有频率依存性・温度依存性、所以将换算系数设为
ar、储藏剪切弹性率的温度补正系数为a’r、储藏刚性为K’,损失系数为L。
由此可以将传递率的公式转换成以下形式。
但是,上式的G0’为在f0下的动态剪切弹性率、f0为隔振支持系的固有振动数,其表现公式
如下。
隔振支持系的固有振动是由作用在系统上的外力的振动数所决定的,如果所使用的隔振Rubber的动态性质是决定下来了的话,可以用上记的传递率的公式(*)来评价隔振的效果。
4、Rubber的动态性质与传递率
Rubber的动态性质会随着频率的增加而增加。
储藏剪切弹性率不依赖频率的情况,如下图(a)所示,隔振支持系的
根号2倍以上的频率区域的振动绝缘是可以做到的,在这之下有共振区域。
⇒ 实线=tan δ一定 、虚线=tan δ与振动数成比例的情况
支持体的始动与停止室必须通过的共振领域中,损失系数越小,传递率越低,在振动绝缘领域下相反的损失系数越小振动绝缘效果反而越大。
另外,损失系数的频率依存性越小,振动绝缘领域的传递率会越小。
储藏剪切弹性率的频率依存性对传递率产生的影响
如右图所示,振动绝缘领域的下限频率达到隔振支持系的固有振动数的
√2倍以上的话,传递率高,隔振效果悪化。
这是因为传递率的公式(*)的中的项
的減少导致了振动绝缘的恶化。
为了使目标振动数f0下的传递率尽量小,需要对
橡胶的材料与配方做特殊的设计,使前项的
逆数尽可能的小。
如果共振频率将以下因素也考虑进去的话,
与静的剪切弹性率Gs‘的比、也就是将
动倍率(动静比)设计的小一些这
也是十分重要的。
Rubber的选择又或者配方设计的其中一项基准为
① 隔振支持系的固有振动数f0下的损失系数要大
②动静比要小。
为了定位隔振支持系的隔振Rubber,将各种的动静比相对与tanδ进行Plot处理后得到右图。
右图也称为橡胶的动特性Map。
1、关注Susp的车身安装部的振动位移。
目标值由经验值(By Benchmarking)以及NTF决定。
2、为了将影响上记1的构成部材的振动特性做最佳设计(车身安装部的振动小),对衬套刚性进行了设计。
3、Bush设定的系统的M、K基本上在1自由度下考虑。
例)Strut的Lower Arm&Bush
Step① :隔振领域的决定
Step② :共振PeakLevel决定
Kd特性(频率)的决定 ⇒从Kd/Ks决定Ks(根据非隔振领域的振动隔断要求)
例)软连接的Frame
(1)隔振领域的设定
(2)共振点的处理
PeakLevel的妥当性
(3)对以下的Negative现象的处理
1)低频的车身振动⇒Frame与车身的相对位移
2)共振频率下的轰鸣声・振动问题
3)软连接的话副车架无法作为车身补强的一个零件
