本發(fā)明涉及汽車發(fā)動(dòng)機(jī)懸置設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種發(fā)動(dòng)機(jī)懸置減震器。
背景技術(shù)：
隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，人們對(duì)汽車的要求也越來越高。包括有汽車的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、制動(dòng)性、操縱穩(wěn)定性、平順性、通過性等性能的要求。減震器是安裝在車體與負(fù)重輪之間的一個(gè)阻尼系統(tǒng)，其作用是衰減車體的振動(dòng)并阻止共振情況下車體振幅的無限增大，能減小車體振動(dòng)的振幅和振動(dòng)次數(shù)，同時(shí)還可降低噪音，因而能延長彈性元件的疲勞壽命和提高人乘車的舒適性。
大多數(shù)轎車的懸架內(nèi)都裝有減震器，目前采用最廣泛的是液力減震器，又稱筒式液力減振器，現(xiàn)簡稱為筒式減振器。根據(jù)結(jié)構(gòu)形式不同，減振器分為搖臂式和筒式兩種。而筒式減震器工作壓力僅在2.5～5MPa，但是它的工作性能穩(wěn)定而在現(xiàn)代的汽車上得道廣泛的應(yīng)用。筒式減振器又可以分為單筒式、雙筒式和充氣筒式三種。減震器的阻尼力越大，振動(dòng)消除得越快，但卻使并聯(lián)的彈性元件的作用不能充分發(fā)揮；還可能導(dǎo)致連接件及車架損壞。通常為了保證伸張過程內(nèi)產(chǎn)生的阻尼力比壓縮行程內(nèi)產(chǎn)生的阻尼力大得多，所以伸張閥彈簧剛度和預(yù)緊力比壓縮閥大；在同樣油壓力作用下，伸張閥及相應(yīng)的通?？p隙的同道截面積總和小于壓縮閥及相應(yīng)的通常縫隙的通常截面積總和。這樣也保證了懸架在壓縮行程內(nèi)，減震器的阻尼力較小，以便充分利用彈性元件的彈性來緩和沖擊；在伸張行程內(nèi)，減震器的阻尼力應(yīng)較大，以求迅速減振。由于汽車行駛的路面狀況不同，所用的減震器要求也會(huì)有所不同，因而產(chǎn)生了多種減震器。
磁懸浮式減震器。磁懸浮減震器的彈性介質(zhì)是兩塊同極相對(duì)的高強(qiáng)度永久磁鐵。兩磁鐵間的排斥力即為減震器的彈性力，它隨著兩磁鐵間的距離減小而增大。它具有很好的非線性剛度特性，而且可根據(jù)負(fù)載自動(dòng)調(diào)整彈簧剛度特性及車身高度，能進(jìn)一步改善汽車的行駛平順性；由于城市路況較好，路面對(duì)轎車車輪的沖擊絕大數(shù)屬于小位移激振，大位移激振較少。這就要求減震彈簧的小變形時(shí)較軟，而大變形時(shí)較硬，具有非線性剛度特性，減震效果有限。
橡膠減震器。雖然說采用橡膠作為隔振、吸聲和沖擊的彈性元件，迄今至少已有五十多年的歷史了，但是它的作用是得到肯定的。橡膠減震器所采用的彈性材料――減震橡膠，屬于高分子聚合材料，具有特殊的性能，由于軟長的鏈狀分子的排列結(jié)構(gòu)，使得不需要很復(fù)雜的形狀就能獲得優(yōu)良的彈性性能。在一定范圍內(nèi)，可以把橡膠減震器作為線性看。橡膠減震器是通過橡膠物體的物理變形來吸收沖擊振動(dòng)的，技術(shù)上比較成熟。使得橡膠減震器的減震效果已經(jīng)達(dá)到極限，無法進(jìn)一步提高減震效果。
可調(diào)阻尼減震器。可調(diào)阻尼減震器可以分為有級(jí)可調(diào)阻尼減震器和無極可調(diào)阻尼減震器，阻尼減震器有兩種調(diào)節(jié)方法，一種是通過改變節(jié)流孔的大小調(diào)節(jié)阻尼，另一種是通過改變減震液的粘性調(diào)節(jié)阻尼。它們是根據(jù)汽車在路面上的行駛情況，對(duì)減震器的阻尼進(jìn)行相對(duì)應(yīng)的調(diào)節(jié)。這種減震器技術(shù)要求高，舒適性強(qiáng)，平順性好等優(yōu)點(diǎn)。但是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高，維修費(fèi)用也高。
長期以來，人們只考慮如何減少外來沖擊而消除震動(dòng)和噪聲，而沒有考慮如何減少內(nèi)部的震動(dòng)和噪聲。因而傳統(tǒng)減震器只能有效消減正向振動(dòng)，而對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)自身的振動(dòng)源振動(dòng)源不能產(chǎn)生任何效果，對(duì)于扭擺振動(dòng)的消減效果也非常差；現(xiàn)有的橡膠減震器的減震效果無法得到進(jìn)一步提高。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對(duì)上述問題，提供一種消減發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)源自身振動(dòng)和橫向扭擺的發(fā)動(dòng)機(jī)懸置減震器技術(shù)方案，以便進(jìn)一步消除震動(dòng)和噪聲。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是一種發(fā)動(dòng)機(jī)懸置減震器，包括外管、內(nèi)管和粘接在外管和內(nèi)管之間的橡膠層，其特征在于所述外管由鎂合金材料制作；所述外管管壁的厚度大于橡膠層的厚度。
所述鎂合金外管、橡膠層和內(nèi)管的體積比為8:1:1。
所述發(fā)動(dòng)機(jī)懸置減震器中的橡膠層與鎂合金外管內(nèi)壁粘接接觸面為波浪形狀接觸面，橡膠層的側(cè)面外表面為向內(nèi)凹陷的弧面形狀側(cè)面外表面。
所述鎂合金材料為吸震鎂合金材料，其化學(xué)成分由主體元素、輔助元素和雜質(zhì)元素組成，其中主體元素為鎂，輔助元素為鋁、錳、鋅，雜質(zhì)元素為鐵、鎳、銅、鈣。
所述鎂合金材料的各化學(xué)成分在鎂合金總量中的質(zhì)量百分比含量為：輔助元素AL6%-8%、Mn0.45%-0.55%、Zn0.45%-0.55%以及雜質(zhì)元素Fe≤0.005%、Ni≤0.009%、Cu≤0.025%、Ca≤0.08%，余量為Mg。
進(jìn)一步的，所述鎂合金材料的各化學(xué)成分在鎂合金總量中的質(zhì)量百分比含量為：輔助元素AL7%、Mn0.5%、Zn0.5%以及雜質(zhì)元素Fe≤0.005%、Ni≤0.009%、Cu≤0.025%、Ca≤0.08%，余量為Mg。
所述鎂合金材料的制備工藝方法如下。
⑴將主體元素材料鎂錠完全熔化，得到鎂液。
⑵將輔助元素材料鋁錠、錳錠和鋅錠預(yù)熱至120-130℃，然后加入到完全熔化的鎂液中，將所有材料全部熔融，再攪拌均勻，除去表面浮渣，得到鎂合金主輔元素熔融液，其中攪拌時(shí)間為40-50分鐘。
⑶將雜質(zhì)元素材料鐵錠、鎳錠、銅錠、鈣錠預(yù)熱至180-220℃，然后加入到主輔元素熔融液中，將所有材料全部熔融，再攪拌均勻，除去表面浮渣，得到鎂合主輔雜元素金熔融液，其中攪拌時(shí)間為60-70分鐘。
⑷將鎂合金熔融液冷卻，得到鎂合金材料；或者將模具預(yù)熱后將鎂合金熔融液直接注入定量澆注系統(tǒng)，通過液態(tài)模鍛成型制成發(fā)動(dòng)機(jī)懸置減震器的鎂合金外管。
本發(fā)明的有益效果是采用吸震鎂合金材料制作發(fā)動(dòng)機(jī)懸置減震器外管，以鎂合金外管作為消震的主要材料，同時(shí)調(diào)整外管、橡膠層和內(nèi)管的體積比，從而達(dá)到有效吸震、減震和減少噪音的目的；本發(fā)明所采用的吸震鎂合金材料在采納輔助元素后吸收了雜質(zhì)元素，這樣可以使鎂合金內(nèi)部微晶體內(nèi)部產(chǎn)生不規(guī)則的微觀缺陷，使發(fā)動(dòng)機(jī)本身產(chǎn)生的震動(dòng)和噪聲在經(jīng)過鎂合金材料時(shí)將大量能量轉(zhuǎn)成熱能而耗散，從而達(dá)到減震降噪的功能。這種新型鎂合金發(fā)動(dòng)機(jī)懸置與傳統(tǒng)減振橡膠的發(fā)動(dòng)機(jī)懸置在東風(fēng)汽車上作對(duì)比試驗(yàn)，減振效果特別明顯，特別是有效的解決了傳統(tǒng)橡膠減振結(jié)構(gòu)無法消除發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)源自身振動(dòng)和發(fā)動(dòng)機(jī)突然加速時(shí)橫向劇烈擺振的頑癥。
附圖說明
圖1為本發(fā)明發(fā)動(dòng)機(jī)懸置減震器的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中：1.外管、2.內(nèi)管、3.橡膠層、4.波浪形狀接觸面、5.弧面形狀側(cè)面外表面。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明，以下實(shí)施例旨在說明本發(fā)明而不是對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步限定，不應(yīng)以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
實(shí)施例1。
如圖所示，制作一種發(fā)動(dòng)機(jī)懸置減震器，包括外管1、內(nèi)管2和粘接在外管和內(nèi)管之間的橡膠層3，其特征在于所述外管1由鎂合金材料制作；所述外管管壁的厚度大于橡膠層的厚度；本實(shí)施例將所述鎂合金外管1、橡膠層3和內(nèi)管2的體積比做成為8:1:1；橡膠層3和內(nèi)管2采用常規(guī)材料制作，這樣可使鎂合金外管1作為主要消震力量，有效消除震動(dòng)和噪聲。
實(shí)施例2。
如圖所示，將發(fā)動(dòng)機(jī)懸置減震器中的橡膠層3與鎂合金外管1內(nèi)壁粘接接觸面做成為波浪形狀接觸面4，將橡膠層的側(cè)面外表面做成為向內(nèi)凹陷的弧面形狀側(cè)面外表面5。這樣橡膠層3在接受到震動(dòng)沖擊時(shí)可將震動(dòng)通過波浪形狀接觸面4有效傳遞給鎂合金外管1，橡膠層3在受到?jīng)_擊變形時(shí)的變形空間可以由向內(nèi)凹陷的弧面形狀側(cè)面外表面5向外變形，從而消化變形所需要的消震脹形空間，而不會(huì)使橡膠層3向外突出。
實(shí)施例3。
制作一種吸震鎂合金材料，其化學(xué)成分由主體元素、輔助元素和雜質(zhì)元素組成，其中主體元素為鎂，輔助元素為鋁、錳、鋅，雜質(zhì)元素為鐵、鎳、銅、鈣。
所述鎂合金材料的各化學(xué)成分質(zhì)量在鎂合金材料總量中的百分比含量為：輔助元素AL6%、Mn0.45%、Zn0.45%，雜質(zhì)元素Fe≤0.005%、Ni≤0.009%、Cu≤0.025%、Ca≤0.08%，余量為Mg。
所述鎂合金材料的制備工藝方法如下。
⑴將主體元素材料鎂錠完全熔化，得到鎂液。
⑵將輔助元素材料鋁錠、錳錠和鋅錠預(yù)熱至120℃，然后加入到完全熔化的鎂液中，將所有材料全部熔融，再攪拌均勻，除去表面浮渣，得到鎂合金主輔元素熔融液，其中攪拌時(shí)間為40分鐘。
⑶將雜質(zhì)元素材料鐵錠、鎳錠、銅錠、鈣錠預(yù)熱至180℃，然后加入到主輔元素熔融液中，將所有材料全部熔融，再攪拌均勻，除去表面浮渣，得到鎂合主輔雜元素金熔融液，其中攪拌時(shí)間為60分鐘。
⑷將鎂合金熔融液冷卻，得到鎂合金材料。
或者將發(fā)動(dòng)機(jī)懸置減震器中的鎂合金外管模具預(yù)熱，然后將鎂合金主輔雜熔融液直接注入定量澆注系統(tǒng)，通過液態(tài)模鍛成型制成發(fā)動(dòng)機(jī)懸置減震器的鎂合金外管。
這樣加入適量的雜質(zhì)元素，可以使鎂合金內(nèi)部微晶體內(nèi)部產(chǎn)生局部不規(guī)則排列，雜質(zhì)原子與其它原子之間會(huì)產(chǎn)生機(jī)械靜滯后型位錯(cuò)，使發(fā)動(dòng)機(jī)本身產(chǎn)生的震動(dòng)和噪聲在經(jīng)過鎂合金材料時(shí)將能量轉(zhuǎn)成熱能而耗散，從而達(dá)到減震降噪的效果·。
實(shí)施例4。
制作一種吸震鎂合金材料，其化學(xué)成分由主體元素、輔助元素和雜質(zhì)元素組成，其中主體元素為鎂，輔助元素為鋁、錳、鋅，雜質(zhì)元素為鐵、鎳、銅、鈣。
所述鎂合金材料的各化學(xué)成分質(zhì)量在鎂合金總量中的百分比含量為：輔助元素AL7%、Mn0.5%、Zn0.5%以及雜質(zhì)元素Fe≤0.005%、Ni≤0.009%、Cu≤0.025%、Ca≤0.08%，余量為Mg。
所述鎂合金材料的制備工藝方法如下。
⑴將主體元素材料鎂錠完全熔化，得到鎂液。
⑵將輔助元素材料鋁錠、錳錠和鋅錠預(yù)熱至125℃，然后加入到完全熔化的鎂液中，將所有材料全部熔融，再攪拌均勻，除去表面浮渣，得到鎂合金主輔元素熔融液，其中攪拌時(shí)間為45分鐘。
⑶將雜質(zhì)元素材料鐵錠、鎳錠、銅錠、鈣錠預(yù)熱至200℃，然后加入到主輔元素熔融液中，將所有材料全部熔融，再攪拌均勻，除去表面浮渣，得到鎂合主輔雜元素金熔融液，其中攪拌時(shí)間為65分鐘。
⑷將鎂合金熔融液冷卻，得到鎂合金材料。
或者將發(fā)動(dòng)機(jī)懸置減震器中的鎂合金外管模具預(yù)熱，然后將鎂合金主輔雜熔融液直接注入定量澆注系統(tǒng)，通過液態(tài)模鍛成型制成發(fā)動(dòng)機(jī)懸置減震器的鎂合金外管。
實(shí)施例5。
制作一種吸震鎂合金材料，其化學(xué)成分由主體元素、輔助元素和雜質(zhì)元素組成，其中主體元素為鎂，輔助元素為鋁、錳、鋅，雜質(zhì)元素為鐵、鎳、銅、鈣。
所述鎂合金材料的各化學(xué)成分質(zhì)量在鎂合金材料總量中的百分比含量為：輔助元素AL8%、Mn0.55%、Zn0.55%，雜質(zhì)元素Fe≤0.005%、Ni≤0.009%、Cu≤0.025%、Ca≤0.08%，余量為Mg。
所述鎂合金材料的制備工藝方法如下。
⑴將主體元素材料鎂錠完全熔化，得到鎂液。
⑵將輔助元素材料鋁錠、錳錠和鋅錠預(yù)熱至130℃，然后加入到完全熔化的鎂液中，將所有材料全部熔融，再攪拌均勻，除去表面浮渣，得到鎂合金主輔元素熔融液，其中攪拌時(shí)間為50分鐘。
⑶將雜質(zhì)元素材料鐵錠、鎳錠、銅錠、鈣錠預(yù)熱至220℃，然后加入到主輔元素熔融液中，將所有材料全部熔融，再攪拌均勻，除去表面浮渣，得到鎂合主輔雜元素金熔融液，其中攪拌時(shí)間為70分鐘。
⑷將鎂合金熔融液冷卻，得到鎂合金材料。
或者將發(fā)動(dòng)機(jī)懸置減震器中的鎂合金外管模具預(yù)熱，然后將鎂合金主輔雜熔融液直接注入定量澆注系統(tǒng)，通過液態(tài)模鍛成型制成發(fā)動(dòng)機(jī)懸置減震器的鎂合金外管。
對(duì)比試驗(yàn)。
將本發(fā)明采用鎂合金外管制作的發(fā)動(dòng)機(jī)懸置減震器與傳統(tǒng)橡膠懸置減震器進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)，結(jié)果如下表。
自身減震及正向減震衰減率比較表。
由表可見，①本發(fā)明具可以顯著的減少發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)源的自身振動(dòng)，而傳統(tǒng)橡膠減震器不具有吸收發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)源自身振動(dòng)的特性。
②在發(fā)動(dòng)機(jī)怠速工況低頻率大振幅區(qū)域，本發(fā)明的正向減震的效果比傳統(tǒng)橡膠減震器的減震衰減率高出了4.5倍。
③在發(fā)動(dòng)機(jī)中、高頻振動(dòng)區(qū)域，本發(fā)明正向振動(dòng)傳導(dǎo)的減震衰減率遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于傳統(tǒng)橡膠減震器的正向減震衰減率。
扭擺減震衰減率比較表。
可見，新材料鎂合金外管減震器解決了傳統(tǒng)橡膠減震器無法消除發(fā)動(dòng)機(jī)突然加速時(shí)產(chǎn)生的橫向劇烈扭擺振動(dòng)的頑癥；本發(fā)明新材料鎂合金外管發(fā)動(dòng)機(jī)懸置減震器可以顯著大幅度減少發(fā)動(dòng)機(jī)在各種運(yùn)行工況下的橫向扭擺震動(dòng)。
試驗(yàn)現(xiàn)場的直觀視覺和親身體驗(yàn)，也可明顯感受到新型復(fù)合材料鎂合金制作的新結(jié)構(gòu)的發(fā)動(dòng)機(jī)懸置減震器能直接降低發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)強(qiáng)度。
通過試驗(yàn)報(bào)告結(jié)果可以看出新型復(fù)合材料鎂合金制作的新結(jié)構(gòu)發(fā)動(dòng)機(jī)懸置減振器，減振效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于原車傳統(tǒng)橡膠結(jié)構(gòu)的減振器，不但同樣具有傳統(tǒng)橡膠減振的發(fā)動(dòng)機(jī)懸置正向減振和逆向隔振的雙向減振的性能特性。更是能夠直接大輻度的降低發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)源自身的振輻。這是一般傳統(tǒng)橡膠結(jié)構(gòu)的發(fā)動(dòng)機(jī)懸置減振器所不能具有的特性，在對(duì)比試驗(yàn)現(xiàn)場觀察原車傳統(tǒng)的橡膠結(jié)構(gòu)的發(fā)動(dòng)機(jī)懸置在各種運(yùn)行工況下，發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)振輻非常大、且在發(fā)動(dòng)機(jī)在突然加速時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的橫向扭擺非常嚴(yán)重。當(dāng)換上新型復(fù)合材料新結(jié)構(gòu)的發(fā)動(dòng)機(jī)懸置后，發(fā)動(dòng)機(jī)在各種運(yùn)行工況下的振動(dòng)振輻顯著減小，而且發(fā)動(dòng)機(jī)在突然加速時(shí)橫向扭擺基本消失了，也就是說發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)源產(chǎn)生了顯著的振動(dòng)衰減，自身振動(dòng)明顯大輻度降低。