大客车空调压缩机悬置机构优化仿真

改进大客车曲轴连杆式空调压缩机悬置机构的有效性及其动力学仿真研究


摘要

围绕大客车常用曲轴连杆式空调压缩机悬置机构的改进和优化，本文提出了相应的技术方案，以提升压缩机的振动隔离性能。基于动力总成悬置设计理论，改进悬置机构的布局和材料，使之更适应发动机振动和带传动的影响。通过建立压缩机总成与发动机的集总参数模型，并基于ADAMS建立动力学仿真模型，对比优化前后压缩机的振动特性，证明了改进悬置机构及优化方法的有效性和可行性。

关键词


振动与波；空调压缩机；悬置机构；动力学仿真；大客车；解耦率


大客车空调压缩机的关键特点

曲轴连杆式空调压缩机因其制造技术成熟、结构简单、对加工材料和工艺需求较低以及强大的制冷能力，广泛应用于大客车上。在工作过程中，压缩机可能会产生显著的振动，这直接影响着大客车的整体振动噪声（NVH）性能和乘坐舒适度。因此，设计合理的悬置机构至关重要。




原有悬置机构的问题和改进方法

目前，普遍使用的悬置机构设计在压缩机与车身之间的连接方式受限，无法有效地吸收压缩机自身产生的振动，并且因此可能出现振动直接传递至车身，导致大客车NVH性能和乘坐舒适性显著下降的问题。改进后的悬置机构采用橡胶块替代传统的支架芯轴，通过橡胶块和张紧弹簧实现压缩机与车身之间的柔性连接。这种设计方式增强了隔振性能，更为接近动力总成悬置系统的优化机制。

技术改进与模型建立

进行了基于动力总成悬置系统优化设计理论的改进设计，考虑到压缩机固有频率远大于悬置系统固有频率的特点，采用刚体简化压缩机总成，简化悬置系统并建立3个空间垂直方向上的弹性阻尼模型。通过实模态理论动态研究悬置系统的固有振动特性。使用ADAMS建立压缩机总成与发动机的动力学模型，设定以系统能量解耦率为优化目标，考虑约束条件（系统固有频率、悬置刚度）与设计变量（悬置的三向刚度值）进行优化。

仿真分析与结果验证

通过ADAMS仿真，对比优化前后悬置系统中的三个支反力、压缩机质心纵向位移以及绕高压轴角加速度等关键指标，结果表明改进后悬置机构在压缩机振动衰减方面的显著提升。优化后的系统解耦率得到大幅提升，尤其在关注的Z轴和θx轴向方向。仿真分析表明，改进悬置机构和优化设计方式对压缩机振动的有效隔振具有可行性和有效性。

结论

针对大客车直列式空调压缩机悬置机构存在的问题，通过改进悬置机构至符合动力总成悬置设计理论，结合优化设计方法，实现了系统能量解耦率的最大化。优化设计成功地提高了系统频率配置的可行性，根据ADAMS仿真结果证明了改进与否对系统解耦率、支反力、纵向位移和绕轴加速度的显著影响，证实改进悬置机构的设计对提高压缩机隔振性能的有效性和可行性。

作者信息和来源

该研究由陈述、范让林与梁策共同完成，出处为北京科技大学机械工程学院，隶属于北京大学市（100083）。文章发表在《噪声与振动控制》期刊上。