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第2部: Suspension Bush的式样研讨方法(NVH篇)

7月前浏览308

【1】隔振理论与Bush刚性

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

【2】隔振理论的详细说明

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), (b)的力学Model的定常状态的运动方程式与其解如下表所示。

(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。

【3】Bush的动特性Map

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。

【4】Bush刚性检讨的基本(NVH)

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

【5】Bush基本特性与辨别方法、活用方法

来源:CAE之家
振动理论材料NVH控制
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首次发布时间:2026-03-04
最近编辑:7月前
CAE之家
硕士 | CAE仿真负责人 个人著作《汽车NVH一本通》
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