客车变速器悬置的开发与应用-变速器/变速箱技术论文-佳工机电网

客车变速器悬置的开发与应用

作者：亚星-奔驰有限公司李伯岳

摘要：针对少部分前置前开门客车变速器与发动机分离的结构，对变速器的悬置系统进行了分析;开发了一计算软件，大大提高了变速器悬置设计的效率与准确性。
关键词：客车；变速器悬置；计算软件

为了提高整车密封性能，增大客车前部空间，少部分前置前开门客车，采取了降低发动机高度的措施。为了避免变速器与前桥干涉，采用了变速器与发动机相分离的结构，为此，变速器需要单独设计悬置系统。在客车开发设计阶段，常需要对其结构参数与软垫的刚度进行计算。为了求得较佳的隔振效果，以及各零部件的可靠性，需要不断调整一些参数，反复计算，工作量大。在没有计算软件的情况下，往往只是简单估算一下，存在不够准确的问题。本文通过对变速器振动分析，以及利用隔振机理，编制了变速器悬置计算软件。通过应用该软件，可以全面地了解变速器悬置的各参数的作用，较好地确定悬置的结构，寻找到较佳的隔振措施。

1计算程序的建立

1.1悬置系统设计原则

悬置系统设计要求应该达到以下几个目的。

(1) 隔离振动。在发动机所有工作转速范围内，发动机产生的振动必须通过其悬置系统加以隔离，尽可能少地传递给车架。而变速器悬置系统必须隔离由道路不平引起的车轮、悬架系统的振动，防止这一振动向变速器传递，避免变速器振动加剧，确保各零部件的可靠性。
(2) 保护变速器。车辆在行驶过程中，可能因承受过大的冲击载荷而损坏。因此，悬置软垫本身，必须可靠耐久，能适应各种恶劣的工作环境，起到保护变速器的作用。
( 3) 遵循拆装方便、软垫通用化、低成本的原则，尽量选用市场现有的软垫。

1.2激振源

变速器悬置在工作中，存在众多的激振源。其中，有两类强制外激振源需要隔离：一类是由发动机气缸内点火燃烧，曲轴输出的脉冲扭矩；另一类是由道路不平引起，并通过车轮、悬挂系统、车架传递给变速器。

1.3计算函数

式中Rf——频率比；c——阻尼比，对于普通橡胶软垫的悬置系统而言，阻尼一般很小，可认为c= 0。

1.4约束条件

1.4.1纵向距离尽量满足撞击中心理论

Lf·Lr=Iy/m

式中L F —— 前悬置点离重心G 的纵向距离;L R ——后悬置点离重心G 的纵向距离；IY——变速器绕Y 轴的转动惯量;m ——变速器总成的质量。

注：坐标系的建立是以变速器重心为原点，以车的前后方向为X 轴；以驾驶员的左右方向为Y 轴，以垂直方向为Z 轴。

1.4.2悬置结构满足振动解耦条件

虽然变速器悬置系统具有六个自由度，存在较多的自由度之间的耦合振动，但是，实际上有些自由度上的振动较小，可以不考虑，通常只需考虑在两个垂直平面上的振动自由度。

kFV ·L F= kRV ·L R

式中kFV —— 前悬置垂直综合刚度；kRV —— 后悬置垂直综合刚度。

1.5计算程序及示例

(1) 计算程序。影响变速器悬置振动传递特性的结构因素很多，主要包括软垫刚度、软垫数量、软垫阻尼、软垫安装角度、前后软垫左右间距、软垫前后间距等因素。为了提高设计效率，开发了此计算软件。所编程序可以定量地分析各主要因素对振动传递率的影响，极大地提高了设计的准确性。计算程序框图见图1。

(2) 计算示例。以YBL 6980T 1K 车为例，对影响振动传递率的部分参数在分别变化10% 的情况下，定量地观察该车的振动传递率，详见表1。

从表1 中可知，软垫在高速时隔振率较好，在低速时隔振效果不佳。所以，软垫的设计重点应放在低速隔振上。另外，从表中得知影响振动传递率的软垫刚度、前后软垫左右间距、软垫前后间距等因素对振动传递率的影响是不同的。其中，软垫的刚度、软垫的安装角度对悬置的振动隔振率有明显的影响，而软垫的左右间距、前后间距，对悬置的隔振率影响相对不明显。

计算结果仅仅是目标值，在整车布置中能否实现还不能肯定，而且，软垫的刚度能否满足计算结果的要求，还依赖于软垫制造厂提供的产品。也就是说，由于整车布置条件的限制和软垫品种的制约，必须对设计方案作反复调整和验算，或从多个方案中进行对比选择，以确定较佳的方案。

本设计是以发动机固有频率为目标，以支承位置和支承刚度为变量进行优化的，没有涉及任何响应计算，而且，某些条件中有一定的假定。所以，最后还必须通过试验验证。

2结束语

(1) 随着计算机的广泛应用，以及不断提高客车的自主开发能力，客车行业开发专用计算软件，不仅是可能的，而且是很必要的。

(2) 为了提高变速器悬置的隔振性能，需在分析软垫的受振基础上，再确定软垫性能参数与结构参数。软垫的布置应尽量满足振动解耦与撞击中心理论。

参考文献:
[ 1 ]《汽车工程手册》编辑委员会. 汽车工程手册[M ]. 北京：人民交通出版社，200116 (end)

(投稿) (如果您是本文作者，请点击此处) (2007-9-9，阅读721次)

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