动力总成悬置系统运动包络及工况载荷计算方法 吕兆平吴川永 上汽通用五菱汽车股份有限公司技术中心 【摘要】本文论述了动力总成位移控制设计的一般原理，以一微车动力总成悬置系统为研究对象，结合通用汽车公司全球标准的28种载荷工况，介绍了求解各悬置点反力以及发动机质心位移和转角的方法，该计算数据为悬置支架的强度校核以及发动机仓零件设计及布置提供了理论依据。 [关键词]动力总成悬置系统，运动包络，工况载荷 The calculation method for the motion envelop and loadcase force of the powertrain mount system Lv Zhaoping Wu chuanyong (Technical Development Center,SAIC GM Wuling Automobile Co.,Ltd..,Liuzhou 545007 ) [Abstract]The general principle for the design of motion control for powertrain mounting system is presented。Take a mini van powertrain mounting system as the object of study. with the 28 loadcase of the GM global standards. Introduces the method to solve the reaction force at the mounting points and the displacement and rotation of the COG of the powertrain.the calculated data provides a theoretical basis for the mounting bracket strength check and the parts of engine warehouse design and layout. [Keywords] powertrain mount system，motion envelop，Loadcase force 前言 [1]动力总成悬置系统的主要功能有两个，一是减振，二是限位。从悬置元件的刚度曲线来看，一般可以分为线性段和非线性段。其中，线性段可以看作悬置元件减振功能的体现。悬置系统设计工程师在设计悬置刚度线性段时，需要用悬置元件动刚度对动力总成的模态及解耦率进行计算。当动力总成的模态及解耦率满足要求时，悬置动刚度就确定了。而动刚度和静刚度成一定的比例关系(一般动刚度为静刚度的1．3~1．5倍)，这样即可确定悬置元件线性段的刚度。刚度曲线的拐点则是动力总成的限位点，限位要求通常是主机厂提供的。如主机厂要求在三挡80％油门开度下动力总成需要良好的解耦，即要求动力总成各悬置点的位移量均在线性段内，供应商根据这个要求即可设计刚度曲线的拐点。在拐点之后，悬置刚度曲线可以看作是大刚度的线性段。这个大刚度的设计，则要满足主机厂对动力总成总体位移的设计目标值。因此，整个非线性段是为了实现悬置系统的限位功能。 [2]本文通过Adams／View软件建立动力总成模型及考虑了悬置在其三个弹性主轴方向力——位移特性的非线性关系，设计了悬置非线性刚度曲线，对某车型的动力总成进行28种工况的模拟计算，对动力总成悬置系统运动包络进行了校核并获得了28工况下各悬置点的工况载荷，为悬置支架、车身结构甚至变速器壳体强度校核都提供了输入条件。 1 工况计算前期准备 1.1 坐标系定义 一般我们在发动机大总成测试时，获得的质心坐标是在发动机坐标系下的坐标，转动惯量则是在质心坐标系下的转动惯量。因此在此先介绍一下坐标系的定义问题。 1.1.1 发动机坐标系 OeXeYeZe 以曲轴中心线与发动机后端面(RFB)的交点为坐标原点Oe; Xe轴平行于曲轴中心线,指向发动机前端; Ze轴平行与气缸线,指向缸盖; Ye根据右手定则确定,应与气缸中心线所在的中心面垂直,指向发动机左侧(从变速箱端向皮带轮端看).
悬置系统设计指南 编制： 审核： 批准： 发动机工程研究二院 动力总成开发部
主题与适用范围 1、主题 本指南介绍了动力总成悬置系统开发的基本知识和基本过程，以及所涉及到的基本流程文件核技术文件。 2、适用范围 本指南适用于奇瑞所有装汽油或柴油发动机的M1类车动力总成悬置系统的设计。
目录 一、悬置系统中的基本概念 (4) 1.1 悬置系统设计时的基本概念 (4) 1.2动力总成振动激励简介 (6) 二、悬置系统的作用 (8) 2.1 悬置系统的设计意义及目标简介 (8) 2.2 动力总成悬置系统对整车NVH性能的影响 (8) 三、悬置系统的概念设计 (10) 3.1 悬置系统的布置方式选择 (10) 3.2 悬置点的数目及其位置选择 (11) 3.3 悬置系统设计的频率参数 (13) 四、悬置系统相关设计参数 (14) 4.1动力总成参数 (14) 4.2 制约条件 (15) 五、悬置系统设计过程中的相关技术文件 (16) 5.1 悬置系统VTS (16) 5.2 悬置系统DFMEA (17) 5.3 悬置系统DVP&R (17) 5.4 其它技术及流程文件 (17)
一、悬置系统中的基本概念 1.1 悬置系统设计时的基本概念 1：整车坐标系：原点在车身前方，正X方向从前到后，正Y方向指向右侧（从驾驶员到副驾驶），正Z方向朝上如图（1-1）。 （图1-1）整车坐标系 2：发动机坐标系：原点在曲轴中心线与发动机和变速箱结合面的交点处；正X方向从变速箱到发动机，沿着曲轴中心线，正Y方向指向右侧如果沿着正X方向看，正Z方向朝下如图（1-2）。 （图1-2）发动机坐标系 3：主惯性矩坐标系：原点在动力总成的质心位置，正X方向从变速箱到发动机，沿着最小主惯性矩轴线，正Y方向通常沿着最大主惯性矩轴线，正Z方向朝下并且沿着中等主惯性矩轴线如图（1-3）。
(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910214311.0 (22)申请日 2019.03.20 (71)申请人 麦格纳斯太尔汽车技术（上海）有限 公司 地址 201815 上海市嘉定区嘉定工业区汇 源路55号C幢 (72)发明人 李刚 (74)专利代理机构 上海精晟知识产权代理有限 公司 31253 代理人 杨军 (51)Int.Cl. B60K 1/00(2006.01) B60K 17/06(2006.01) (54)发明名称 一种电动汽车二级隔振动力总成悬置系统 (57)摘要 本发明涉及一种电动汽车二级隔振动力总 成悬置系统，包括减速器、电机，减速器与电机组 成动力总成，动力总成通过悬置系统安装在车架 上，悬置系统包括左悬置、右悬置支架、右悬置、 后悬置支架、后悬置、左悬置支架，左悬置设置在 动力总成左侧，右悬置设置在动力总成右侧，左 悬置与右悬置左右对称设置，后悬置设置在动力 总成后侧，左悬置、右悬置、后悬置均连接在车架 上，左悬置通过左悬置支架连接到动力总成上， 右悬置通过右悬置支架连接到动力总成上，后悬 置通过后悬置支架连接到动力总成上；本发明同 现有技术相比，能够有效降低汽车动力总成悬置 系统的高频动刚度，提升了高频隔振性能，改善 了电动汽车高频振动和高频噪音。权利要求书1页 说明书4页 附图5页CN 109733173 A 2019.05.10 C N 109733173 A
权 利 要 求 书1/1页CN 109733173 A 1.一种电动汽车二级隔振动力总成悬置系统，其特征在于：包括左悬置(10)、减速器(20)、电机(30)、右悬置支架(40)、右悬置(50)、车架(60)、后悬置支架(70)、后悬置(80)、左悬置支架(90)，所述减速器(20)与电机(30)输出端连接，所述减速器(20)与电机(30)组成动力总成，所述动力总成通过悬置系统安装在车架(60)上，所述悬置系统包括左悬置(10)、右悬置支架(40)、右悬置(50)、后悬置支架(70)、后悬置(80)、左悬置支架(90)，所述左悬置(10)设置在动力总成左侧，所述右悬置(50)设置在动力总成右侧，所述左悬置(10)与右悬置(50)左右对称设置，所述后悬置(80)设置在动力总成后侧，所述左悬置(10)、右悬置(50)、后悬置(80)均连接在车架(60)上，所述左悬置(10)通过左悬置支架(90)连接到动力总成上，所述右悬置(50)通过右悬置支架(40)连接到动力总成上，所述后悬置(80)通过后悬置支架(70)连接到动力总成上，所述左悬置(10)与左悬置支架(90)之间、右悬置(50)与右悬置支架(40)之间、后悬置(80)与后悬置支架(70)之间分别通过螺栓一(11)、螺栓二(51)、螺栓三(81)连接。 2.如权利要求1所述的电动汽车二级隔振动力总成悬置系统，其特征在于：所述左悬置(10)包括基体一(12)和内嵌于基体一(12)的衬套一(13)、衬套二(14)、衬套三(15)，所述衬套一(13)设置在基体一(12)的中心部，所述衬套二(14)、衬套三(15)左右对称式设置在衬套一(13)的左右两侧，所述衬套一(13)、衬套二(14)、衬套三(15)的轴线相互平行，所述衬套二(14)、衬套三(15)的尺寸相同，所述衬套二(14)、衬套三(15)的外径小于衬套一(13)的外径。 3.如权利要求2所述的电动汽车二级隔振动力总成悬置系统，其特征在于：所述右悬置(50)包括基体二(52)和内嵌于基体二(52)的衬套四(53)、衬套五(54)、衬套六(55)，所述衬套四(53)设置在基体二(52)的中心部，所述衬套五(54)、衬套六(55)左右对称式设置在衬套二(14)的左右两侧，所述衬套四(53)、衬套五(54)、衬套六(55)的轴线相互平行，所述衬套五(54)、衬套六(55)的尺寸相同，所述衬套五(54)、衬套六(55)的外径小于衬套四(53)的外径。 4.如权利要求3所述的电动汽车二级隔振动力总成悬置系统，其特征在于：所述后悬置(80)包括基体三(82)和内嵌于基体三(82)的衬套七(83)、衬套八(84)、衬套九(85)，所述基体三(82)的截面呈L形结构，所述衬套七(83)设置在基体三(82)的垂直架板上，所述衬套八 (84)、衬套九(85)设置在基体三(82)的水平底板上，所述衬套七(83)、衬套八(84)、衬套九 (85)的轴线相互平行，所述衬套八(84)、衬套九(85)的尺寸相同且轴线齐平，所述衬套七(83)的轴线高于衬套八(84)、衬套九(85)的轴线，所述衬套八(84)、衬套九(85)的外径小于衬套七(83)的外径。 5.如权利要求4所述的电动汽车二级隔振动力总成悬置系统，其特征在于：所述左悬置(10)通过其衬套一(13)中心处的螺栓一(11)连接左悬置支架(90)，所述右悬置(50)通过其衬套四(53)中心处的螺栓二(51)连接右悬置支架(40)，所述后悬置(80)通过其衬套七(83)中心处的螺栓三(81)连接后悬置支架(70)。 6.如权利要求5所述的电动汽车二级隔振动力总成悬置系统，其特征在于：所述左悬置(10)、右悬置(50)均安装在车架(60)上方，所述后悬置(80)安装在车架(60)下方，所述后悬置(80)基体三(82)的水平底板的上表面与车架(60)底板连接。 2
动力总成悬置系统设计 发表时间：2017-08-18T11:23:56.023Z 来源：《基层建设》2017年第12期作者：郝永生蔡志坤杨林[导读] 摘要：悬置系统作为车辆的主要隔振元件，对车辆的NVH性能尤为重要。 长城汽车股份有限公司技术中心河北保定 071000 摘要：悬置系统作为车辆的主要隔振元件，对车辆的NVH性能尤为重要，本文主要介绍了悬置系统在设计过程中采用的方法，以及在设计过程中常遇到的问题，并通过设计仿真及实际验证相结合，最终实现了车辆悬置系统良好的NVH性能。 关键词：动力总成；悬置系统；解耦；匹配 引言 随着汽车工业的发展，汽车产业的竞争进入了白热化的阶段，以往单独追求动力性、经济性的产品已经不能满足客户的需求，尤其近些年来，车辆的舒适性（NVH性能），成为了当前消费者越来越关注的目标，动力总成悬置，作为车辆的重要减震元件，在整车的NVH性能评价指标中，占据着非常重要的地位，在发动机日益小型化的基础上，高功率、高扭矩的实现，进一步恶化了发动机的振动水平，因此需要动力总成悬置与之进行很好的匹配，以此来提升车辆的舒适性能。 1概述： 1.1动总成悬置 汽车动力总成悬置是安装在动力总成与车架（或者车身）之间的弹性减振系统，由悬置元件，连接支架、动力总成组成。 1.2动力总成悬置的功能 汽车动力总成在工作状态下所受的力主要有静（力矩）、瞬态和周期性激振力（力矩），动力总成悬置系统的设计一般要满足以下几方面的要求； 1）支撑作用：保证动力总成姿态，需要合理分配各悬置的受力载荷，尽可能保持平均； 2）限位作用：动力总成进行动力输出时，会受到来自地面的反作用力，以及不同路面（颠簸、坑洼）的激振力，造成动力总成摇摆晃动，因此需要限制动力总成的位移，这就是限位； 3）隔振性能：分为两方面：一方面是动力总成传向车身等部件的激励/振动（主动隔振），另一方面是路面激励传给动力总成的振动（被动隔振）；因此悬置系统必须具备主动隔振和被动隔振的双重作用； 右图，m代表动力总成质量，K代表悬置刚度，C 代表悬置阻尼，F代表发动机激振力，Fiso代表隔振力，X代表动力总成位移，Xf代表路面输入 图一 1）布置方式整体分为三点布置方式和四点布置方式，多数采用三点，部分日系车型采用四点，均为扭矩轴布置，（图一为常用布置方式：扭矩轴三点布置-拉杆式） 2）布置要求： ①左右悬置尽可能与扭矩轴重合，出现角度时，要求小于2°且左右应当放置在扭矩轴两侧。 ②悬置支架与动力总成距离小，保证模态，应该在500Hz以上，部分车型在700-800Hz； ③悬置安装点放置在发动机或车身（车架）节点位置。 2.2悬置系统解耦计算，
现代汽车动力总成悬置系统的发展 一、汽车动力总成悬置系统设计的发展概述 从上个世纪五十年代起，汽车行业对动力总成的隔振、降噪研究做了大量的工作，取得了显著的效果。较为成熟的六自由度解耦理论和计算方法由Anon、Harison和Horovitz完成的，他们将汽车发动机动力总成和车架视为刚体，将减振橡胶块视为单纯的弹簧，利用发动机动力总成惯性主轴特性和撞击中心理论阐述了如何调整橡胶悬置的安装位置和悬置刚度，使发动机动力总成的前后悬置的振动互相独立，然后分别按照单自由度线性振动系统处理，他们认为系统垂直方向的固有频率与绕曲轴方向的固有频率应小于发动机怠速时相应扰动频率的三分之一，这样可以获得较好的减振效果。这些较早提出的设计理论对于后人的深入研究有着积极的指导作用。 1965年，美国通用汽车公司的Timpner F.F通过合理布置发动机悬置元件来进行发动机动力总成悬置系统解耦设计。他指出通过合理的布置悬置元件，使它们的弹性中心位于发动机动力总成悬置系统的质心处或主惯性轴上，己达到发动机动力总成悬置系统振动解耦的目的。 1979年，美国通用汽车公司的Stephen R.Johnson首次将优化技术应用于悬置系统的设计，以合理匹配系统固有频率和实现各个自由度之间的振动解耦为目标函数，以悬置元件刚度和悬置元件安装位置为设计变量进行优化计算，并推出COEMS软件，结果使系统各振动自由度之间的振动耦合大为减少，同时保证了悬置系统六阶固有频率在期望的范围内。 1982年，R.Racca以限制悬置空间、悬置位置、悬置刚度、固有频率和振动解耦等方面来考虑悬置的减振隔振性能，对传统的FR式悬置系统进行了全面地总结。 1984年，Geck P.E.等人将发动机悬置系统的最主要作用看成隔离低频域振动，这就要求它的侧倾固有频率要低，以吸收发动机不平衡扭矩引起的振动。因此，他们以侧倾解耦，低化侧倾模态为目标对悬置系统进行优化，并提出了较合
汽车动力总成悬置系统研究综述 汽车动力总成悬置装置的性能对车辆NVH表现有很大的影响。本文通过单自由度模型对悬置系统的隔振原理进行分析，阐述了悬置系统的发展过程，并对不同类型的隔振垫进行了介绍和比较。 动力总成是汽车主要的噪声和振动源，主要的激励可分为两类：一是汽缸燃烧而产生的震爆力；二是发动机曲轴旋转运动时不平衡而产生的惯性力。为了保证驾乘的舒适性，工程师设计了动力总成隔振装置用以隔离动力总成产生的振动。常见的轿车隔振装置在空间布置上可以分为： 1.底部布置，即将隔振装置安装在机舱底部的副车架上。这种布置安装空间比较自由，但是隔振效果不理想。 2.悬置布置，即将隔振装置安装在动力总成扭矩轴上。这种布置隔振效果好，但是安装空间受到限制，而且通常需要1~2个扭拉杆或者隔振垫以限制动力总成在横向的转动角度。 在本文中，主要分析对象是悬置布置的动力总成隔振垫，即动力总成的悬置系统。动力总成悬置系统工作原理 动力总成悬架装置用于连接动力总成与车身结构，是汽车动力总成的重要组成部分，其主要功能可以归纳为如下两点： 1.支撑与限位。悬置系统的首要功能即连接动力总成与车身结构，因此悬置系统不仅要在静止状态下将动力总成定位并支撑在设计的位置，而且需要保证动力总成在不同工况下与机舱或其他部件不发生碰撞或干涉，将动力总成的位移限制在合理的一个区域内。 2.隔离振动。发动机的激振是汽车的主要振源之一，为了保证驾乘的舒适性，悬置系统需要尽可能减少由发动机传向车身和底盘的振动；另一方面，由于道路不平等原因，悬置系统也需要尽量隔离来自悬架和车轮的振动，防止该激振传递至动力总成，以保护发动机和变速器的正常工作。 由于悬置系统需要承载整个动力总成的重量以及发动机所产生的扭矩，这决定悬置系统需要足够大的刚度以保证动力总成的位置在合理的区域内。若刚度不足则可能导致动力总成与其他部件发生干涉或碰撞；另一方面，要获得较小的振动传递率，就需要更大的频率比，这就要求悬置系统的刚度尽可能小。阻尼方面，在低频区域时，大阻尼可以有效降低振动幅值；随着频率增大，在隔振区内，大阻尼会放大传递的振动幅值。因此，理想的悬置系统需要在低频时具有大刚度和大阻尼而在高频区域需要小刚度和小阻尼。 悬置系统的分类 在早期的汽车设计中，动力总成用螺栓刚性地与车身连接。这种连接方式不仅无法隔离动力总成所产生的振动，由悬架系统传递到车身的振动也会因为没有任何隔振措施而直接传递到动力总成，致使动力总成的寿命和可靠性都受到影响。随后设计师逐渐开始使用软木等软性材料来隔离振动。目前，动力总成的隔振垫可主要分为被动隔振垫，半主动隔振垫和主动隔振垫。其中，半主动隔振垫和主动隔振垫由于其尺寸庞大，结构复杂，一般较少使用；被动隔振垫是现代汽车所广泛使用的隔振方式。 被动悬置 被动悬置构造较简单，没有额外的控制单元，仅依靠材料的本身特性和不同的结构设计来完成隔振。主要可以分为橡胶悬置和液阻悬置。 橡胶悬置早在20世纪30年代就出现并广泛应用在汽车上。由于橡胶部件的结构和橡胶特性是一定的，所以橡胶悬置的刚度和阻尼要么同时设计得很大，要么同时设计得很小。根据前文所述，当悬置的刚度和阻尼都较大时，悬置系统比较适合冲击隔离，在低频工作区域
越博动力纯电动商用车动力总成系统方案（图文） 南京越博动力系统股份有限公司（以下简称“越博动力”）产品目前主要以新能源汽车动力总成系统为主。 纯电动商用车动力总成系统一般包括驱动电机系统、自动变速器系统以及整车控制系统等，其品质的高低直接决定了纯电动汽车的动力性、可靠性、单位里程能耗、适用工况等多项整车运行关键指标。因此，纯电动汽车动力总成系统是纯电动汽车的核心部件。 越博动力的纯电动商用车动力总成零排放、零污染、低噪音。它具备的优点包括：动力性强，爬坡能力突出，较大的启动转矩和较大范围的调速功能，过载能力强，高效率，低损耗，能量可回收，电动机和驱动轮之间安装自动变速器可以使驱动电机保持在高效率的工作范围内，减轻电机、电池组负荷，整车经济性高，续驶里程长。
（（纯电动商用车动力总成优势） 越博动力纯电动商用车动力总成系统的整车控制器制作流程： 越博动力在纯电动商用车动力总成系统市场先发优势明显，其集控制、监测、故障诊断等核心算法于一体的高性能的整车控制系统技术，是决定汽车动力性、安全性及经济性的关键技术之一。 在自动变速器领域，越博动力自主研发了电控机械式自动变速器及其控制系统，可以使车辆在全工况下，根据车辆不同的行驶需求，智能选择最佳挡位，使驱动电机始终工作在高效区间。目前越博动力的自动变速器已经成功批量运用于纯电动客车、纯电动物流车等多款商用车车型，并经过市场广泛的验证。 纯电动商用车动力总成匹配车型方案 新能源商用车是指在设计和技术特征上用于运送人员和货物的新
能源汽车，主要包括新能源货车以及新能源客车两大类。下面是越博动力纯电动商用车动力总成匹配车型方案（4类）。
宁波拓普集团股份有限公司研发中心 Ningbo Tuopu Group Co., Ltd. -R&D Center 2012上海汽车NVH 控制技术研讨会 T9 Exhibition 动力总成悬置系统NVH 性能开发 演讲者：段小成dxc@https://www.doczj.com/doc/2818659282.html,
Exhibition 主要内容 整车NVH对悬置系统需求 动力总成悬置系统设计 常见悬置结构特点 基于悬置系统的NVH测试 宁波拓普NVH试验室简介
激励源 ?发动机点火激励引起的振动 ?发动机工作过程中其自身产生的往复不平衡惯性力?冷却系统、进排气系统等引起的振动 ?路面不平引起的振动 ?其他运动部件引起的振动
悬置系统作用 ?隔离发动机的激励而引起的车架或车身的振动（小振幅） ?隔离由于路面不平度的输入而引起动力总成的振动（大振幅）?支承汽车动力总成的重量（150kg~300kg） ?承受作用于发动机的一切动态力（加减速、颠簸、转弯） ?控制动力总成的位移和转角
动力总成对悬置的要求 ?悬置具有较高的静刚度 ?悬置系统应具有低频（1～50HZ）大阻尼、大刚度，以衰减扭矩的波动、加减速和路面激励 ?悬置在高频区域（50HZ以上），应具有小阻尼、小动刚度，以降低振动传递率和提高降噪效果 ?耐高低温性能（-40°~120°） ?良好的耐久性能以及位移控制
横置前驱平衡扭矩轴式悬置系统 ?悬包括左右支撑悬置与前后抗扭悬置的四点悬置布局、左右支撑悬置和下拉杆抗扭悬置的三点悬置布局 ?左右悬置为支撑悬置，不仅承担动力总成的自重，还承担动力总成在水平方向和垂直方向的载荷 ?前后悬置或下拉杆悬置为抗扭悬置，主要承担动力总成在扭矩作用下的位移控制
动力总成悬置系统布置设计研究 1 影响悬置系统布置设计的因素 1.1 发动机汽缸数的影响 不同缸数的发动机对动力总成的振动激励型式和激励频率不同。对于四缸四冲程发动机，在低频区的激振成分主要是第二阶不平衡往复惯性力;对于六缸四冲程发动机，其激振成分主要是第三、六阶转矩谐量。根据隔振理论，动力总成刚体振动模态频率应比主要激振频率的0.707倍要小。考虑怠速隔振的情况，当发动机的怠速转速相同时，四缸发动机动力总成的刚体振动临界频率上限需低于六缸机。对于四缸机，应特别注意其二阶不平衡往复惯性力。 1.2 发动机布置方式的影响 FF(发动机前置前轮驱动)式汽车的发动机可以横置或纵置，而横置发动机和纵置发动机的倾覆力矩对车身的低阶弯曲、扭转振动模态的相互耦合、匹配关系也完全不同。虽然动力总成的转动惯量几一般比几要大得多(3一倍左右)，但动力总成的俯仰振动模态频率一般低于侧倾振动模态频率，动力总成的俯仰振动幅值往往小于侧倾振动幅值。 在发动机怠速工况下，动力总成的侧倾振动较大，为了避免动力总成的振动引起车身的低阶弯曲、扭转模态共振，在动力总成悬置系统设计过程中需要合理匹配车身弯曲或扭转振动模态与动力总成刚体侧倾振动模态的频率，同时对动力总成悬置安装点与车身固有振型节线的相对位置关系进行合理匹配。例如，对于横置式发动机，动力总成的前后悬置不宜跨置于车身弯曲振型节线的两侧。 1.3 动力传动系统型式的影响 对于发动机前置—前轮驱动的FF式汽车动力传动系，其动力总成还包括驱动桥主减速器，使得作用在动力总成上的驱动反力矩比FR式汽车大大增加，就要求
提高悬置的静刚度。同时，FF式汽车动力总成与FR式相比，其扭矩轴与曲轴的夹角明显增大，当其悬置系统采用V型布置方案时，往往由于布置空间和布置位置的限制，难以使得悬置组在布置达到使悬置组的弹性中心落在扭矩轴上的目标。因此，有必要在整车总布置初期预留必要的空间。 1.4 整车隔振性能要求对动力总成悬置系统设计的影响 为了抑制路面激起的整车振动，可适当配置动力总成悬置系统的垂向振动模态频率，使其起到控制整车振动的动力吸振器的作用，由动力总成吸收经过悬架传递上来的振动，从而减小车身的振动。这往往要求动力总成悬置系统有较高的垂向刚度。 2 不同动力总成型式下的悬置布置设计 2.1 前置后驱式（FR式）汽车 前置后驱式（FR）汽车经常采用对称布置的三点或四点式悬置系统，二者隔振原理基本相同。 在FR式汽车动力总成悬置系统中，多在动力总成质心的左右各有一悬置，在变速器后部选用一点或两点悬置，组成三点或四点式悬置系统。 动力总成质心附近的悬置支承了动力总成质量的60％—80％，起主要隔振作用，被称作主悬置。 而变速器后部悬置的垂直方向刚度较低，主要起限制动力总成振幅的作用，防止其产生俯仰运动，被称作止动式悬置。 动力总成有六个刚体模态，在耦合振动系统中的某一模态受到激发的同时，其它模态振动也受到激发，不利于控制系统的振动。理想的解耦式振动系统中，悬置系统的弹性中心与动力总成的质心重合，这样六个刚体模态完全解耦。但由于动力总成在汽车上的安装空间受到限制，无法实现完全解耦。 Adam Opel汽车动力总成采用的三点式悬置系统中，在发动机前部的两侧各有一个与垂直方向倾斜一定角度的解耦式主悬置，在变速器后部有一止动式悬置，如图2-1所示。考虑到动力总成中扭矩波动、往复惯性力引起的扭振和垂直
关于某动力总成悬置支架的优化设计 杨武森，杨玉玲，宋树森 （上汽通用五菱汽车股份有限公司，广西柳州545007） 摘要：本文针对某动力总成悬置系统NVH性能道路试验中，全油门缓加速工况受发动机频率激振影响，某悬置主动侧支架发生共振，导致在260Hz左右产生车内结构噪声的情况，采用hypermech-nastran有限元软件建立该悬置支架的有限元模型对其模态进行分析，并根据模态分析结果对该悬置支架设计优化。最后通过道路试验结果验证悬置支架结构设计优化的正确性，可使整车在全油门缓加速工况260Hz附近的振动和车内噪声明显降低。 关键词：共振；优化设计；有限元分析；悬置支架 中图分类号：U461.2 文献标识码：A 文章编号：1671-7988(2014)07-10-03 The optimal design of powertrain mount bracket Yang Wusen, Yang Yuling, Song Shusen （Saic gm wuling automobile Co.,Ltd., Guangxi Liuzhou 545007） Abstract: In this paper a powertrain mounting system NVH performance road test, full throttle acceleration a suspended active side bracket resonance occurs by the engine frequency excitation effect,, causing the car structure noise around 260Hz, establish the finite element model of the mount bracket for modal analysis of the model using the finite element software hypermech-nastran, and according to the modal analysis results of the mount bracket design optimization. Finally, the road test results verify the optimization design of mounting bracket structure, can make the vehicle vibration and the inner noise inear 260Hz significantly decreased. Keywords: resonance; optimization design; FEA; mounting bracket CLC NO.: U461.2 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2014)07-10-03 前言 汽车动力总成悬置支架是动力总成悬置系统的安全件和功能件，在进行动力总成的悬置系统设计时，应对悬置支架的强度和模态进行优化设计和试验验证。一方面，悬置支架连接发动机与车身(或车架、副车架)且处于汽车的各种行驶工况下传递作用在动力总成上的力和力矩，需要足够的强度；另一方面，悬置支架的模态对车内噪声的影响很大，悬置支架设计得不合理，可能会导致其1 阶模态低且处于发动机的工作转速范围内，使悬置支架产生共振，从而增大车内噪声。 某动力总成悬置系统NVH性能道路试验中，全油门缓加速工况，当发动机转速到3860rpm时，某悬置主动侧支架和被动侧支架在260Hz处产生明显共振带，并在工况下260Hz左右产生车内结构噪声。本文利用有限元软件hypermech-nastran，对该动力总成悬置支架进行了模态分析，并根据模态分析结果对其进行了优化设计，使问题得到明显改善。 1、动力总成悬置系统NVH性能道路试验 此动力总成悬置布置设计采用较为成熟的左、右发动机侧及变速器侧3 点悬置布置型式，均为橡胶悬置。悬置系统NVH性能道路试验中，每个悬置的主动侧（即连接发动机侧悬置支架）及被动侧（即连接车身侧悬置支架）分别布置1 个测点（三向传感器），车内噪声测点在驾驶员右耳处位置、中排左座椅右耳处位置、后排左座椅右耳处位置各布置一个测点。 作者简介：杨武森，就职于上汽通用五菱汽车股份有限公司。
1 发动机悬置系统的设计指南
1.1 悬置系统的设计意义及目标简介 现代汽车发动机无一不是采用弹性支承安装的，这在汽车行业称之为“悬置”，在力学及振动工程中则是个隔振问题。如果不用中间弹性元件而直接将发动机刚性地固紧在汽车车架（底盘）上，则当汽车在不平坦的路面上行驶时将导致机身由于车架的变形、冲击而损坏；而当汽车在平坦光滑的路面上行使时来自发动机的振动将导致车架、车身产生令人厌恶的结构噪声。此外弹性悬置还能补偿在发动机安装及运动过程中由车架变形导致的相对位置的不精确。 由此可知，悬置系统的设计目标值： 1) 能在所有工况下承受动、静载荷，并使发动机总成在所有方向上的位移处于可接受的范围内，不与底盘上的其它零部件发生干涉； 2) 能充分地隔离由发动机产生的振动向车架及驾驶室的传递，降低振动噪声； 3) 能充分地隔离由于地面不平产生的通过悬置而传向发动机的振动，降低振动噪声； 4) 保证发动机机体与飞轮壳的连接弯矩不超过发动机厂家的允许值。
1.2 悬置系统的布置方式选择 每个隔振器（悬置系统）不论其结构形状如何都可以看作由三个相互垂直的弹簧组成，按照这三个弹簧的刚度轴线和参考坐标轴线间的相对位置关系，悬置系统弹性支承的布置可以有常见的三种不同方式： 1) 平置式。这是常用的、传统的布置方式，其特征是布局简单、安装容易。在这种布置方式中，每个弹性支承的三个相互垂直的刚度轴各自对应地平行于所选取的参考坐标轴。 2) 斜置式。这是一种目前汽车发动机中用得最多的布置方式。在这种布置方式中，每个弹性支承的三个相互垂直的刚度轴相对于参考坐标轴的布置是：除一个轴平行于参考坐标外，其他两个轴分别与参考坐标轴有一夹角。一般斜置式的弹性支承都是成对地对称布置于垂向纵剖面的两侧，但每对之间的夹角可以不同，坐标位置也可任意。这种布置方式的最大优点是：它既有较强的横向刚度，又有足够的横摇柔度，因此特别适用于象汽车发动机这样既要求有较大的横向稳定性，又要求有较低的横摇固有频率以隔离由不均匀扭矩引起的横摇振动。此外，它还可以通过斜置角度、布置位置以及隔振器两个方向上的刚度比等适当配合来达到横向——横摇解耦的目的，这是平置式较难做到的。 3) 会聚式。这种布置方式的特点是弹性支承的所有隔振器的主要刚度轴均会聚相交于同一点。除了有良好的稳定性外它最大的优点是可以通过调节倾斜角度和布置坐标的关系来获得六种完全独立的
发动机传动系统动力总成优化设计 摘要：发动机就相当于汽车的心脏，发动机与传动系统的匹配研究一直是关于 汽车行业的重大研究方向，二者之间的配合程度，直接影响整个车的动力和燃油 经济性。在车的布置设计中，对发动机传动系统传动轴角度的校核是一项重要工作。如果发动机传动轴初始工作角度选取不当，会使工作夹角很容易超出合理范围，造成传动轴零件的损坏，降低其使用寿命，使得整车的平顺变差。所以汽车 发动机与传动系的合理匹配，要根据车辆的使用条件和要求，通过改进发动机、 选择适当的传动系参数，最后使发动机的经常工作区尽量与理想工作区相吻合， 以达到整车动力性和燃油经济性的改善。为保证传动轴设计寿命和整车性能，在设计初期就应对各传动轴夹角进行校核。 关键词：发动机；传动轴夹角；参数化设计；动力优化 引言： 动力传动系统的弯曲共振是导致传动系统或动力总成的失效及车内振动噪声 大的重要原因之一。系统的约束方式和状态对其固有频率和振型有重要影响。针 对某轻卡在高速行驶工况出现的动力总成附件失效问题进行试验诊断，确定为动 力传动系统弯曲共振导致。通过研究不同约束方式对动力转动系弯曲模态的影响，建立最符合整车实际运行状态的弯曲模态识别步骤及方法。悬置系统设计理论人 体对低频振动比较敏感，在车辆前期开发过程中，对整车怠速工况下方向盘及座 椅的振动进行预估并进行优化控制对于整车厂尤为重要，也是悬置系统前期开发 设计时主要考虑的问题。 1 整车动力性能评价 汽车的动力性是指汽车在良好路面上直线行驶时由汽车受到的纵向外力决定的、所能达到的平均行驶速度。动力性通常是汽车各种性能中最基本、最重要性能，主要由汽车的最高车速和汽车的加速时间以及汽车的最大爬坡度三方面的指 标来进行评价。最高车速是指在水平良好的路面（混凝土或沥青）上汽车能达到 的最高行驶车速；加速时间表示汽车的加速能力，汽车的上坡能力是用满载（或 某一载质量）时汽车在良好的路面上的最大爬坡度表示的。 2.悬置系统数学模型 发动机悬置系统可简化模型为：通过三个或四个三维的粘—弹性元件悬置支 承在车架上，具有六个自由度。建立动力总成质心坐标系，X轴与发动机曲轴线 平行并指向发动机前端，Z轴与气缸中轴线平行并垂直向上，Y轴按右手定则确定。动力总成空间刚体的6个自由度为沿动力总成质心坐标系x、y、z轴3个方 向的平动及绕x、y、z轴的转动角θx、θy、θz利用动力总成质量、转动惯量、质 心位置及悬置刚度参数，可求得系统的模态频率及振型。 2.1能量解耦理论动力总成 六自由度之间的振动一般是耦合的，施加在动力总成上的激励会激起系统的 多个模态，使发动机的振幅加大，共振频率带变宽。用系统在各阶振动时各自由 度方向振动能量占该阶振动总能量的百分比作为系统模态解耦的评价指标，用矩 阵形式表示，可得到系统的能量分布矩阵。系统以第j阶模态频率振动时的最大 能量为此值越大，代表系统的解耦程度就越高，有利于悬置系统获得良好的 隔振性能。 2.2弹性轴-扭矩轴理论 扭矩轴为当一扭矩作用在曲轴时，无约束刚体的实际旋转轴，扭矩轴的方向
动力总成悬置系统匹配设计方法
一、动力总成设计参数的输入 1、动力总成的惯性参数 动力总成的惯性参数包括动力总成的质量、质心位置以及动力总成的转动惯量10个数据。 质心位置的描述采用发动机坐标系，发动机坐标系的定义：坐标原点O 为发动机缸体后端面和发动机曲轴中心线的交点，x轴正向为过O点平行与曲轴中心线指向发动机端，z轴正向为过质心点平行于气缸中心线垂直向上，y轴正向根据右手定则确定，如下图示： 转动惯量的描述采用动力总成质心坐标系下。质心坐标系定义如下：坐标原点O为动力总成的质心，坐标方向和发动机坐标系相同，如下图所示： 动力总成的惯性参数如表1所示： 质量（kg）质心位置 （mm） 转动惯量（kg*mm2） I XX I YY I ZZ I XY I YZ I ZX 动力总成惯性参数的测定可采用三线摆法测定，误差要求在5%以内。
2、动力总成悬置系统的位置数据 动力总成的位置数据包括所有悬置弹性中心的位置、发动机坐标原点位置、变速箱输出轴位置。所有坐标均采用整车坐标系。其中位置参数表如表2所示： 表2动力总成悬置系统的位置数据 3、动力总成悬置系统的刚度数据 动力总成悬置系统的刚度参数为各个悬置的三向刚度，刚度参数采用悬置自身的坐标系。坐标原点为悬置的弹性中心，三个方向为悬置的弹性主轴方向（p、q、r）。参数表如下所示： 4、变速器的各挡速比和主减速比 表3变速箱各档速比和主减速比 5、发动机的其他参数 这些参数包括发动机的额定功率、最大扭矩、气缸数、发动机的怠速转速、最高转速、扭矩随转速的关系曲线。参数表如下： 表4 发动机的其他参数
6、动力总成悬置系统及周边的相关数模 二、动力总成悬置系统的解耦设计及固有频率的合理配置 1、悬置系统的主要作用 动力总成悬置系统的基本功用为： ?固定并支承汽车动力总成； ?承受和衰减动力总成内部因发动机不平衡旋转和平移质量产生的往复惯性力、力矩和不平衡扭矩； ?承受和衰减汽车行驶过程中，例如在换档、加速、启动等工况下作用于动力总成上的一切动态力和对车身造成的冲击； ?隔离由于发动机激励而引起的车架或车身的振动； ?隔离由于路面不平度以及车轮所受路面冲击而引起的车身振动向动力总成的传递。 2、解耦设计的原因 进行动力总成悬置系统设计时一般要求尽量做到解耦布置，我们希望动力总成悬置系统在动力总成质心坐标系下是完全解耦的，即系统沿某一广义坐标的激励只会引起系统一个模态的振动。通常发动机悬置系统的六个自由度的振动是耦合的，沿悬置系统广义坐标的任意一个激励都将激起系统的多个模态，这样导致发动机的振幅加大，且易与周围零件发生干涉，并且振动频带过宽，为了约束动力总成的位移，避免与其它零部件干涉，则需使用刚度更高的悬置元件，这会导致动力总成的激励传递到车身上的激励过大，影响整车的NVH特性。因此在设计时将悬置的空间位置尽量按解耦布置。举例说明如下：当动力总成悬置系统存在转动和上下移动的运动耦合时（如图1所示），如果系统受到垂直方向的激励时将引起动力总成的垂直运动以及旋转运动，这样将造成变速箱末端运动位移较
电动汽车动力总成控制系统方案详解 来源：网站整理 [导读]长期以来，诸如永磁同步电机（PMSM）和感应电机等三相交流电机，被广泛地应用于工业控制系统。在汽车应用领域，这些电机还是相对时新的装置，目前正被逐渐用作传统内燃机的补充品或替代品。 关键词：感应电机工业控制汽车电子 长期以来，诸如永磁同步电机（PMSM）和感应电机等三相交流电机，被广泛地应用于工业控制系统。在汽车应用领域，这些电机还是相对时新的装置，目前正被逐渐用作传统内燃机的补充品或替代品。PMSM采用的绕组为三相正弦分布绕组和机械位移绕组。三相正弦波和时间位移电流可以产生旋转磁场。这一旋转磁场使电机转动，通过（逆变器中的）MOSFET 切换电机绕组的电流而产生。磁场定向控制（FOC）算法为电机电流控制生成PWM模式。转子的位置和电流持续不断地被检测。基于高性能微控制器的高效FOC系统，为电动汽车和混合动力汽车驱动提供安全高效的解决方案创造了条件（图1）。 图1：运行于FOC模式的32位TriCore微控制器。 AUDO MAX产品系列的PWM生成方式 英飞凌的32位AUDO MAX系列微控制器内装一枚主内核（TriCore CPU，浅绿色）和一枚快速协处理器（被称为PCP，深绿色）。这种非对称架构能够利用PCP高效处理外围设备，而无需中断在TriCore CPU上运行主算法的处理进程。PCP负责处理关键的实时中断负荷，因此可减轻CPU的负担。
有两种方案可以生成驱动逆变器的PWM.GPTA可生成非常复杂的PWM模式，例如非对称死区时间生成或定制模式。外设模块 CCU6是一个低端方案，可用于生成中心对齐和边缘对齐的PWM模式。相比GPTA而言，CCU6可以以较低的软件开销直接支持PWM信号生成，同时，无需配置多个定时器单元。 CCU6和GPTA这两个模块都具备触发功能，能够让PWM信号和A/D电流测量实现无延迟的等时同步（参见箭头“触发事件”）。作为一个附加的安全特性，每个GPTA模块都配有“紧急模式停止信号”，可用于设置安全开关。针对TriCore AUDO MAX微控制器系列的所有成员，提供了一个基于PRO-SIL的安全平台，它包含硬件（安全看门狗CIC61508）和软 件（SafeTcore驱动程序），可满足ASIL认证的B级至D级要求。 通过模数转换器（ADC）测量电流 图1所给示例对电机的两个相电流进行了测量，并采用了一个模数转换器对其进行转换。基于逐次逼近寄存器（SAR），该模数转换器具备很高的精度（12位分辨率），并且转换时间小于1微秒。由两个已知的相电流可以计算出第三个相电流。针对更高的安全要求，建议对电机的第三个相电流进行额外的测量。针对这一应用，带有第三个模数转换模块的微控制器可供选择。 连接旋转变压器和编码器 旋转变压器将PMSM转子的角位移转换为一个电气值。一般情况下，可利用一个附加的正切函数电路从两个信号（正弦/余弦）导出转子的角度值。旋转变压器电路的信号输出至SPI总线，也可由微控制器直接读取旋转变压器的正弦和余弦信号。还有一种可选的方式是读取编码器信号，在运行于微控制器GPT12的编码器接口中对其进行调理，再反馈到控制算法。 AUTOSAR之外重复利用汽车电子软件 近年来，汽车电子软件和通信已通过OSEK、AUTOSAR、FlexRay等规范而标准化。除标准化软件成分以外，汽车电子系统还使用了可在多种应用中被重复利用的控制算法。如今，电机控制由分布在汽车车身、底盘和动力总成系统各处的电子控制单元（ECU）来完成。 MC-ISAR eMotor驱动程序提取了三相电机应用中电流控制的一般特性，设计用于支持多种 位置信息采集模式和逆变器控制装置。 三相电机控制 英飞凌AUDO MAX系列非常适用于电机的控制。TriCore架构和MC-ISAR eMotor驱动程序可采用高级控制策略控制多台三相电机，包括无刷直流电机（BLDC）块交换（block commutation，BC）及永磁同步电机（PMSM）磁场定向控制（FOC）。单一微控制器甚至还能同时支持BLDC和PMSM电机控制。相比于其他类型的电机而言，采用FOC控制的PMSM电机能效更高、磨损更小，并且可以实现精确控制和定位。特别是，这种电机支持线性转矩控制，为将其用于混合电动汽车动力总成系统奠定了基础。