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淺談大客車引擎隔振墊優化設計與分析
  • 發布年度:2015
  • 主要類別:CAE技術
  • 次要類別:電子報
  • 車輛中心 技術服務處 陳奕安

    大家都有搭乘公車或遊覽車出遊的經驗,除了希望能安全便捷的抵達目的地之外,當然還希望搭乘的過程能夠備感舒適,而”振動”便是乘坐者最能直接感受舒適與否的重要指標。較大的車身振動不僅讓人感覺不適容易疲倦,車上零組件的壽命也會容易減損,因此,一般公車或遊覽車業者在選購大客車時,都會將車輛的”振動”性能列為重要的考量項目之一。

    引起大客車振動的主要激振有兩大來源,一為車輛行駛於凹凸不平的路面時產生的反作用力,經由輪胎與懸吊系統傳遞至車身,而造成車身的振動,這可以透過設計適當的懸吊避震系統如輪胎、懸吊彈簧與阻尼器的特性參數值,來消除由路面所引發的部分;另一個主要的激振源是由引擎內燃機汽缸內部油氣燃燒爆炸所產生的不平衡激振力,經由引擎與車身接合的懸掛裝置傳遞至車身所造成車身的振動,其中引擎懸掛裝置的隔振墊(Rubber Mount)對此振動有相當大的影響,除了需考量隔振墊的數量與位置,還有隔振墊的剛性(Stiffness)也必須適當,若為支撐引擎重量以及限制車輛加減速時的引擎晃動,隔振墊的剛性值設定最好能大一些,但若為隔振的效果,隔振墊的剛性值就最好能設定小一些。

    圖1 引擎主體模組 圖2 壓縮型(左)與複合型(右)隔振墊
       
    圖3 隔振系統電腦模擬CAE分析模型 圖4 左後隔振墊隔振效果

    那該如何設定各個引擎隔振墊的適當剛性值呢?建議您可運用電腦輔助工程分析(Computer Aided Engineering;CAE)技術來處理,首先將圖1的引擎質量、慣性矩、質心位置座標值與激振力大小與方向,以及圖2的各個隔振墊位置座標值與各方向初始剛性值輸入電腦,建立如圖3的電腦模擬CAE分析模型,接著再以結構優化模擬分析軟體,設定隔振墊的隔振率最大與系統各自然振型解耦(Decouple)為優化目標,以引擎質心最大位移限制值與隔振系統最高自然頻率值為束制條件,再以各個隔振墊各方向剛性值上下範圍為設計變數,經由多次的迭代分析計算後,即可找出如表1的較優隔震墊剛性值以及如表2、表3與圖4的較優隔振分析結果。

    表1 優化後的隔振墊剛性值 表2 優化後系統能量分佈
     
    表3 引擎怠速25Hz時隔振系統隔振率比較

     若需要進一步瞭解相關內容細節,歡迎洽詢車輛中心 技術服務處 工程分析中心 陳奕安 電話:04-7811222 分機3131  e-mail:lostsky93@artc.org.tw
     

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