CN101696718B - 汽车发动机多自由度并联减振装置 - Google Patents

Abstract

一种具有多自由度汽车发动机减振装置，在汽车发动机与车底板之间设置一个多自由度减振结构，多自由度减振结构按需要采用三自由度(一平移两转动)五支链空间并联机构、六自由度(三平移三转动)六支链空间并联机构，或者多个多自由度减振结构的组合。其中，发动机与多自由度减振结构的动平台固接，静平台固接在车底板上，并联机构的支链中含有弹性阻尼减振元件。该系统可由一层简单结构实现多自由度的车辆发动机的减振。

Description

汽车发动机多自由度并联减振装置

所属技术领域

本发明涉及机械减振装置领域，特指利用一个或多个并联机构加弹性元件、阻尼元件等构成组合实现汽车发动机弹性减振装置，可用于发动机后置重型车辆、客车、商务车等车辆的发动机减振。

背景技术

随着科技的不断发展，人类对各种车辆的依赖程度日益增加，车辆，特别是发动机后置的重型车辆、客车、商务车辆等在路况较差条件下行驶产生的多维振动问题已对汽车发动机的性能产生愈加严重的影响，需要对发动机进行适当的减振。论文“发动机振动隔离控制技术研究进展”(车用发动机，2008.7)介绍了目前几种典型车辆发动机减振悬置方式——橡胶悬置、液压悬置、半主动悬置和主动悬置。此类悬置装置存在的主要问题是：减振方法单一，减振自由度少，不可控，大部分主要实现垂直主方向振动的减振，无法满足不同车辆在不同路况工作环境下对不同自由度减振的需要。由于实际的车辆发动机系统的振动的自由度是多种多样的，设计一种悬挂性能优良、结构简单，能满足不同类型车辆需要的多自由度汽车发动机减振系统变得尤为重要。

发明内容

本发明的目的是要提供一种可实现空间多自由度的发动机减振装置，能有效地实现3或6个自由度的减振。

本发明所采用的技术方案是：在汽车发动机与车底板之间设置一个多自由度减振结构，多自由度减振结构按需要采用三自由度(一平移两转动)五支链空间并联机构、六自由度(三平移三转动)六支链空间并联机构，或者多个多自由度减振结构的组合。其中，发动机与多自由度减振结构的动平台固接，静平台固接在车底板上。

所述的三自由度(一平移两转动)五支链空间并联机构是由四条单开支链、一条主链并联以及正方形的动平台与静平台组成，单开支链是由球副、移动副、球副依次组成的，单开支链分别设置于动平台与静平台之间的四角并联组成；主链由中间为移动副、虎克铰组成的，虎克铰与静平台连接，移动副的一端与动平台刚性连接，主链设置于四条单开支链中间的动平台与静平台之间的中心位置。

所述的六自由度(三平移三转动)六支链空间并联机构是由六条单开支链并联以及正六边形的动平台与静平台组成，单开支链是由球副、移动副、球副依次组成的，单开支链分别设置于动平台与静平台之间的六角，并联组成。

所述的多个多自由度减振结构的组合是由两个以上的六自由度(三平移三转动)六支链空间并联机构并联组成。

所述的移动副是由弹簧元件和阻尼元件并联组成，其中弹性元件可以是刚性弹簧、空气弹簧、磁性弹簧或选取刚性弹簧、空气弹簧、磁性弹簧中的任意二个或三个的并联组合；阻尼元件可以是气体阻尼器、液体阻尼器、气液阻尼器、变刚度变阻尼器、智能材料结构阻尼器或选取气体阻尼器、液体阻尼器、气液阻尼器、变刚度变阻尼器、智能材料结构阻尼器中的任意二个或三个并联组合。

本发明中装置可以实现与实际振动情况更加逼近发动机的多维减振，有效的提高了车辆复杂路况行驶时对发动的保护，且弹性阻尼元件具有多样选择，便于生产加工，本发明无需多层结构，整体结构简单，工作可靠。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体结构进一步说明。

图1是汽车发动机多自由度并联减振装置布置图。

图2是三自由度(一平移两转动)五支链空间并联机构示意图。

图3是六自由度(三平移三转动)六支链空间并联机构示意图。

图4是两个六自由度减振结构组合示意图。

图5是弹性元件组合结构示意图。

图中，1，汽车发动机；2，多自由度减振结构；3，支链A；4，支链B；5，主链；6，支链C；7，支链D；8，球副；9，虎克铰；10，移动副；11，静平台；12，动平台；13，动平台组合；14，静平台组合，K，弹簧元件；C，阻尼器。

具体实施方式

如图1所示，汽车发动机1与多自由度减振结构的动平台12或动平台组合13固接，多自由度减振结构的静平台11或静平台组合14固接在车底板上。

具体实施方式1：

结合图2，三自由度(一平移两转动)五支链空间并联机构由完全相同的四条支链和一条主链5并联以及正方形的动平台12与静平台11组成，支链由球副、移动副、球副依次组成，支链A3、支链B4、支链C6、支链D7并联组成，设置于动平台12与静平台11之间的的四角；中间为一条由移动副、虎克铰9组成的主链5，虎克铰9与静平台11连接，移动副的一端与动平台12刚性连接。其中，球副具有x、y、z轴三个转动自由度，移动副为单自由度，虎克铰9为可实现沿x和y轴水平两轴转动的两自由度运动副。主链5的弹性元件组合的刚度与阻尼比较大，是承受外载及z向振动的主体，另外四个支链弹性元件组合的刚度与阻尼比较小，主要承受其余两自由度的振动。三自由度(一平移两转动)五支链空间并联机构实现动平台具有x、y轴转动、z轴移动三个方向的减振功能。

具体实施方式二：

结合图3，六自由度(三平移三转动)六支链空间并联机构由完全相同的四条支链和正六边形的动平台12与静平台11并联组成，支链由球副、移动副、球副依次组成，六条支链并联组成，设置于动平台12与静平台11之间的的六角。其中，球副具有x、y、z轴三个转动自由度，移动副为单自由度。六自由度(三平移三转动)六支链空间并联机构实现动平台具有x、y、z轴转动、x、y、z轴移动六个方向的减振功能。

具体实施方式三：

结合图4，多个多自由度减振结构的组合是由两个或者两个以上六自由度(三平移三转动)六支链空间并联机构并联，和动平台组合13与静平台组合14组成，动平台12与动平台组合13固结，静平台11与静平台组合14固结，构成具有多个自由度的组合减振装置。在承受相同的载荷的情况下，单个多自由度减振结构的弹性阻尼元件及结构尺寸较大，若采用多个多自由度减振结构并联承载，可以使弹性阻尼元件的尺寸减小，相应的进一步减小单个多自由度减振结构的尺寸，同时可以实现单个多自由度减振结构无法实现的重载减振或。

结合图5，移动副为弹簧元件K及阻尼元件C元件构成浮动支撑的弹性元件组合。弹性元件K为刚性弹簧、空气弹簧、磁性弹簧或选取刚性弹簧、空气弹簧、磁性弹簧中的任意二个或三个的并联组合；阻尼元件C为气体阻尼器、液体阻尼器、气液阻尼器、变刚度变阻尼器、智能材料结构阻尼器或选取气体阻尼器、液体阻尼器、气液阻尼器、变刚度变阻尼器、智能材料结构阻尼器中的任意二个或三个并联组合。

Claims (4)

1.汽车发动机多自由度并联减振装置，其特征在于，为由动平台（12）、静平台（11）、支链A（3）、支链B（4）、支链C（6）、支链D（7）和主链（5）组成的三自由度五支链空间并联机构，支链A（3）、支链B（4）、支链C（6）、支链D（7）和主链（5）并联；动平台（12）与汽车发动机（1）固接，静平台（11）固接在车底板上；支链由球副、移动副、球副依次组成，支链A（3）、支链B（4）、支链C（6）、支链D（7）设置于动平台（12）与静平台（11）之间的的四角；主链（5）由移动副、虎克铰（9）组成的，虎克铰（9）与静平台（11）连接，移动副的一端与动平台（12）刚性连接；球副具有x、y、z轴方向三个转动自由度，移动副为单自由度，虎克铰（9）为可实现沿x和y轴水平两轴转动的两自由度运动副；由动平台组合（13）、静平台组合（14）和两个以上所述三自由度五支链空间并联机构组成，两个以上所述三自由度五支链空间并联机构并联，所述三自由度五支链空间并联机构的动平台（12）与动平台组合（13）固结，所述三自由度五支链空间并联机构的静平台（11）与静平台组合（14）固结。

2.根据权利要求1所述的汽车发动机多自由度并联减振装置，其特征在于，所述移动副为弹簧元件（K）及阻尼器（C）元件构成浮动支撑的弹性元件组合。

3.根据权利要求2所述的汽车发动机多自由度并联减振装置，其特征在于，所述弹性元件（K）为刚性弹簧、空气弹簧或磁性弹簧，或选取刚性弹簧、空气弹簧、磁性弹簧中的任意二个或三个的并联组合；所述阻尼元件（C）为气体阻尼器、液体阻尼器、气液阻尼器、变刚度变阻尼器或智能材料结构阻尼器，或选取气体阻尼器、液体阻尼器、气液阻尼器、变刚度变阻尼器、智能材料结构阻尼器中的任意二个或三个并联组合。

4.根据权利要求1汽车发动机多自由度并联减振装置，其特征在于，所述主链（5）的移动副的刚度与阻尼分别大于四条支链A（3）、支链B（4）、支链C（6）、支链D（7）移动副的刚度与阻尼。

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