对一套二级被动隔振/隔冲系统的几点思考

1、概述

汽车的电动压缩机、电子真空泵等运转部件，一般都是用衬套连接到车身或副车架上。路面的振动激励和冲击激励，通过悬架传递到车身，再经过衬套传递到这些部件。因此，对于路面激励而言，悬架、车身、衬套和部件构成了一套二级被动隔振/隔冲系统。另外，这套系统还用于隔离来自于部件运转的激励，它同时也是一套主动隔振系统。

我们在匹配衬套的刚度和位置时，既要设法减少主动激励向车身的传递，还要控制路面振动和冲击激励所造成的部件响应。所以有必要建立悬架-车身-衬套-部件的简化模型，进行相关的理论推导，从中寻找匹配思路。

2、两自由度系统

图2 两自由度振动系统

对于悬架-车身-衬套-部件这个激励传递路径，我们将其简化为一两自由度振动系统，如图2。我们考虑这个两自由度系统的自由振动，运动方程如下，

根据上式，我们可求得该两自由度系统两阶固有圆频率。

3、二级隔振和主动隔振

4、二级隔冲系统

汽车过坑过坎时，车轮受到路面的冲击，冲击力的波形和峰值很难确定，此时可以将冲击简化为速度阶跃激励来分析。

5、结语

悬架、车身、衬套和运转部件构成了一套振动系统，对于路面激励而言，它是一套二级被动隔振/隔冲系统，对于部件运转的激励而言，它是一套主动隔振系统。

刚度低的衬套会降低部件刚体模态频率，对于主动隔振和被动隔振都有利。为了有效隔离部件运转激励，主动激励方向的部件刚体模态频率应小于主动激励频率的一半。为有效隔离路面随机振动激励，Z向的部件刚体模态频率应尽量小于8Hz。

在我们通常的认知里，刚度低的悬架和刚度低的衬套能够更好得隔离路面冲击。但实际上，刚度低的悬架确实有利于冲击隔离，但刚度低的衬套反而不利于冲击隔离。

为了解决隔冲和隔振的矛盾，可以考虑如下方案：

部件Z向刚体模态频率设计为小于8Hz，但大于3倍悬架偏频。根据图5，频率比达到3.0时，放大率为1.5，处于可接受的水平，而且再继续增加频率比，放大率只会非常缓慢地减小。

提升衬套的Z向限位能力，减小衬套线性段，实现载荷增大到一定数值后衬套刚度迅速提升。在一般的振动激励下，衬套工作在低刚度的线性段，有利于隔振；在较大载荷的冲击工况下，衬套进入高刚度的限位区，有利于隔冲。

5.有些情况下，我们可以通过合理布置运转部件，令主动激励方向避开Z向。这样在Z向只须考虑路面的振动和冲击激励，在其他方向只需考虑主动激励，降低了衬套的匹配难度。


审核编辑：刘清