发动机激励的整车振动

1 发动机激励的整车振动 Motorerregte Fahrzeugschwingungen 车辆行驶在平坦的路面上或怠速运转时，只有发动机本身是激振振源．在发动机中，准确地说是在往复活塞式发动机中，由于反复做上下运动的活塞和燃烧过程，产生了附加力和扭矩，它们通过动力总成悬置(主要是橡胶元件)激发汽车底盘的振动。由此产生的振动和噪声将对车箱内乘员产生不利影响。 下面首先介绍激振源和激励振动的成因，接着是激励振动的影响，最后讲述连接作用在发动机和底盘之间的动力总成悬置，见图 1.1。作用在发动机上的主要激振力为 Fz 和围绕曲轴中心线的力矩Mx,有时也存在垂直方向的激振力矩My,但是激振力Fx 和Fy 以及激振力矩Mz 根本不存在或很少发生。 图 1.多缸发动机的激振力和激振力矩 如图所示，X 轴与曲轴中心线相同，对于发动机纵向布置在整车上的车辆来说，该轴与车辆的纵轴方向一致。对大多数的前轮驱动车辆来说，X 轴相当于车辆的横轴。对发动机来说，Z 轴方向与直列发动机的汽缸中心线相一致，与 V 型发动机汽缸中心线角分线相一致。当发动机斜置时，发动机的Z 轴与车辆的Z 轴不一致． 2 -----------------------------------------------(1 .3 ) 发动机激励可分为惯性和燃烧激励。下面先介绍单缸机，然后介绍多缸机． １.单缸发动机激励 1.1.曲柄机构运动 见图１.2a，对于曲柄机构的运动，可以用连杆大头长度l 和曲柄半径r(冲程s=2r)建立曲轴转角 α 和活塞行程Ｓk 的运动关系式: 角 α 和 β 之间的关系可由距离BD=lsinβ=rsinα,再将下式代入其中： λp=r/l 这样可以得到： 代入连杆比 λp＝r/l,展开平方根后可得： 忽略 4 阶以上的各项，活塞行程可以由下式描述： 假如曲轴角速度ω 为常数，曲轴转角α 将与时间成正比，则有： 对式(1.2)求导，可得到活塞速度方程式： -----------------------------------------------(1 .2 ) 3 加速度方程式： -----------------------------------------------(1 .4 ) a.曲柄机构运动 b.曲柄机构受力分析 图１.2 发动机曲柄机构运动和受力分析 图1.3 给出了连杆无限长(λp=0)时和有限长( λp=0.3 ) 时的活塞行程，速度及加速度． 4 图1.3.活塞运动与曲轴转角 1.2．惯性力 惯性力Fz 等于质量ms 乘以（1.4）式中的加速度,作用在动力总成悬置上。惯性力中的质量ms 包括活塞质量，活塞环和活塞销质量，1/3～1/4 的连杆质量. 惯性力与角速度ω...