某轻卡发动机悬置系统的设计

5510.16638/ki.1671-7988.2020.16.019轻卡悬架系统性能设计计算方法马 亮（安徽江淮汽车集团股份有限公司，安徽 合肥 230601）摘 要：文章通过对轻型卡车悬架系统设计方法的研究，讲述了悬架系统性能计算方法。

并结合性能需求，对钢板弹簧的计算选择过程进行说明，对实际操作具有指导意义。

关键词：悬架系统；性能计算；轻型卡车；钢板弹簧中图分类号：U469.21 文献标识码：A 文章编号：1671-7988（2020)16-55-05Calculation Method Of Light Truck Suspension System Performance DesignMa Liang( Anhui Jianghuai Automobile Group Co., Ltd, Anhui Hefei 230601 )Abstract: This paper describes the calculation method of suspension system performance through the research on the design method of light truck suspension system. Combined with the performance requirements, the calculation and selection process of leaf spring is explained, which has guiding significance for practical operation. Keywords: Suspension System; Performance calculation; light truck; Leaf spring CLC NO.: U469.21 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2020)16-55-05前言轻型卡车悬架系统是车架与车桥（或车轮）之间的一切传力连接装置的总称，其作用是传递作用在车轮和车架之间的力和力扭，并且缓冲由不平路面传给车架冲击力，并减少震动，以保证汽车能平顺地行驶。

轻型卡车驾驶室悬置系统优化匹配设计研究郭福祥1，史文库2，王世朝2（1、南京依维柯汽车有限公司；2、吉林大学汽车工程学院）摘要：汽车的振动与噪声性能现在越来越得到消费者的重视，也越来越成为摆在汽车制造商以及研究人员面前的一个重大课题。

在轻型商用车上，由于成本以及布置空间等原因，无法采用像重型车上的全浮式减振方式。

常用的方法是对驾驶室的悬置进行优化匹配，使其在各个频段下都有较好的振动隔离效果。

本文着眼于轻型卡车驾驶室悬置的匹配分析，从驾驶室惯性参数获取到驾驶室悬置的匹配优化，分析形成了一个完整的匹配方法过程。

这将对驾驶室悬置的匹配具有良好的指导借鉴意义。

关键词：驾驶室悬置；惯性参数；能量解耦；遗传算法；匹配；中图分类号：U463.83文献标识码：AMatch and Optimization of Light Truck Cab MountGUO Fu-xiang1,SHI Wen-ku2,WANG Shi-chao3（1、Nanjing Iveco Co.Ltd; 2、College of Automotive Engineering, Jilin University）Abstract：People take more and more attention on vehicle NVH performance for its significance for vehicle ride comfort，it is also a more and more important challenge for vehicle manufacturers.Because of cost and fit space reason，light truck have little chance to install float drive cab as heavy truck use。

Manufacturers usually match stiffness，to isolate vibration all over large frequency range.This paper is focus on the match and analysis for light truck cab mount，including vibration source analysis，inertia parameter achieving and optimizing for cab mount.A full matching chain is completed and have good reference for other light truck cab mount.Key words：Drive cab mount；Inertia Parameter；Energy Decoupling；Genetic Algorithm；Matching12驾驶室悬置对车辆行驶的舒适性有着重要的作用，现在的汽车制造商越来越重视驾驶室悬置系统的匹配。

第1章绪论1.1汽车悬架概述悬架由弹性元件、导向装置、减振器、缓冲块和横向稳定器等组成。

导向装置由导向杆系组成，用来决定车轮相对对于车架(或车身)的运动特性，并传递除弹性元件传递的垂直力以外的各种力和力矩。

当用纵置钢板弹簧作弹性元件时，它兼起导向装置作用。

缓冲块用来减轻车轴对车架(或车身)的直接冲撞，防止弹性元件产生过大的变形。

装有横向稳定器的汽车，能减少转弯行驶时车身的侧倾角和横向角振动。

根据导向机构的结构特点，汽车悬架可分为非独立悬架和独立悬架两大类。

非独立悬架的鲜明特色是左、右车轮之间由一刚性梁或非断开式车桥联接，当单边车轮驶过凸起时，会直接影响另一侧车轮[1]。

独立悬架中没有这样的刚性梁，左右车轮各自“独立”地与车架或车身相连或构成断开式车桥，按结构特点又可细分为横臂式、纵臂式、斜臂式等等，它的主要功用如下：1 缓和、抑制由于不平路面所引起的振动和冲击，以保证汽车的行驶平顺性；2 迅速衰减车身和车桥(或车轮)的振动；3 传递作用在车轮和车架(或车身)之间的各种力(驱动力、制动力、横向力)和力矩(制动力矩和反作用力矩)；4 保证汽车行驶稳定性。

为了完成1、2项功能，悬架使用了弹簧和减震器。

汽车悬架常用的弹性元件有钢板弹簧、螺旋弹簧、扭杆弹簧、橡胶弹簧及空气弹簧等。

减震器有多种形式，现在最常用的是筒式减震器。

为了完成3、4项功能，悬架采用了适当的导向干系把车架(车身)与车轴(车轮)联接起来。

导向杆系有多种新式，可单独用其中的一种，也可将几种配合起来使用。

钢板弹簧悬架中的钢板弹簧不仅用作弹性元件而且兼起导向的作用。

为了减轻车轴对车架(或车身)的直接冲撞，采用了缓冲块。

为了减小车身的侧倾角，有的汽车还装有横向稳定杆[2]。

钢板弹簧简介钢板弹簧是汽车悬架中应用最广泛的一种弹性元件，它是由若干片等宽但不等长（厚度可以相等，也可以不相等）的合金弹簧片组合而成的一根近似等强度的弹性梁。

当钢板弹簧安装在汽车悬架中，所承受的垂直载荷为正向时，各弹簧片都受力变形，有向上拱弯的趋势。

发动机悬置系统的设计悬置系统发动机本身是一个内在的振动源，同时也受到来自外部的各种振动干扰。

引起零部件的损坏和乘坐的不舒适等。

所以设置悬置系统，把发动机传递到支承系统的振动减小到最低限度。

成功地控制振动，主要取决于悬置系统的结构型式、几何位置及悬置软垫的结构、刚度和阻尼等特性。

确定—个合理的悬置系统是一件相当复杂的工作，它要满足—系列静态及动态的性能要求，同时又受到各种条件的约束，这些大大增加了设计的难度。

一般来讲对发动机悬置系统有如下要求。

①能在所有工况下承受动、静载荷，并使发功机总成在所有方向上的位移处于可接受的范围内，不与底盘上的其他零部件发生干涉。

同时在发动机大修前，不出现零部件损坏。

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能充分地隔离由于路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面弯矩不超过发动机厂家的允许值。

悬置系统的激振源作用于发动机悬置系统的激振源主要如下：①发动机起动及熄火停转时的摇动；②怠速运转时的抖动；③发动机高速运转时的振动；④路面冲击所引起的车体振动；⑤大转矩时的摇动；⑥汽车起步或变速时转矩变化所引起的冲击；⑦过大错位所引起的干涉和破损。

作用在发动机悬置上的振动频率十分广泛。

按着振动频率可以把振动分为高频振动和低频振动。

频率低于30Hz的低频振动源如下：①发动机低速运转时的转矩波动；②在发动机低速运转时由于惯性力及其力偶使动力总成产生的振功；③轮胎旋转时由于轮胎动平衡不好使车身产生的振动；④路面不平使车身产生的振动；⑤由于传动系的联轴器工作不佳产生附加力偶和推力，使动力装置产生的振动。

频率高于30Hz的高频振动源如下：①在发动机高速运转时，由于惯性力及其力偶使动力总成产生的振动；②变速时产生的振动；③燃烧压力脉动使机体产生的振动；④发动机配气机构产生的振动；⑤曲轴的弯曲振动和扭振；⑥动力总成的弯曲振动和扭振；⑦传动轴不平衡产生的振动。

轻卡某车型发动机悬置系统的匹配设计杜智超【摘要】发动机悬置系统的主要作用是衔接动力总成和车身,支撑动力总成,减少并控制发动机振动对整车的影响.发动机悬置系统的匹配与设计,不仅关系到整车的可靠性,而且对整车的NVH性能有着非常重要的影响.文章基于国内轻卡某车型,介绍轻卡发动机悬置系统的匹配与设计.【期刊名称】《汽车实用技术》【年(卷),期】2018(000)022【总页数】3页(P169-170,178)【关键词】轻卡;发动机悬置系统;匹配与设计【作者】杜智超【作者单位】安徽江淮汽车集团股份有限公司,安徽合肥 230000【正文语种】中文【中图分类】U463.8发动机是车体内部的振动源，同时汽车运行时还要受到外部各种激振源的激发振动作用，因此，设计悬置系统，在保证可靠性与耐久性的基础上，可以把发动机传递到支承系统的振动减小到最小限度，这对于汽车运行的安全性和舒适性都有极其重要的作用。

发动机悬置系统应能满足的基本要求：A.能在所有工况下承受动、静载荷，并使发动机在所有方向上的位移不超过可接受范围；B.隔离路面产生的振动，降低振动噪声；C.保证发动机机体与飞轮壳体连接面不超过发动机厂家的允许值。

2.1.1 悬置系统点数的选择悬置点数受动力总成的长度、质量、用途和安装方式影响，一般采用3点或4点悬置系统。

由于四点式悬置的稳定性好、能克服较大的转矩反作用力，因此在轻卡上应用最为普遍，故该轻卡优先选择4点悬置系统。

2.1.2 悬置系统布置形式的选择轻型卡车发动机悬置的布置方式主要有会聚式、斜置式、平置式、斜置平置组合式等，而斜置式悬置布置形式较为常用，故该车型优先采用斜置式悬置布置形式。

2.1.3 悬置系统软垫的选择悬置系统的传递率T要求小于10%，由此可以计算自激振动频率Fm。

式中：F为外部扰动频率。

软垫的变形量为：S=9.8×25.4/Fm2,由此计算出软垫静刚度：K=P/S，其中P为各个支撑处的载荷，即为支撑反力的一半。

摘要随着汽车工业的发展，人们对汽车的乘坐舒适性和安全性的要求逐渐提高，因此对汽车的悬架系统和减振器也提出了更高的要求。

本次设计题目是CA1046轻型货车的前后悬架系统设计。

所设计悬架系统的前悬架采用钢板弹簧非独立式悬架，后悬架是由主副簧组成，也是钢板弹簧非独立式悬架。

然后对主要性能参数进行确定，在前悬的设计中首先设计了钢板弹簧，包括弹簧断面形状的选择，材料和许用应力的校核，和方案布置的设计，还有减振器的选择。

在后悬架系统设计中主要对主副钢板弹簧进行了设计。

最后采用MATLAB软件对悬架系统的平顺性进行了编程分析，目的是判断所设计的悬架平顺是否满足要求。

结论是没有不舒适性。

因而对提高汽车的动力性、经济性和操纵稳定性是有利的。

关键词：悬架设计；钢板弹簧；平顺性；货车AbstractWith the development of the Automobile industry, people promoting the requirement for the safety and ride comfort quality of the vehicle. As a result, there is a the suspension and the shock absorber system of the vehicle. The title of this thesis is the design of front and rear suspension systems of CA1046 truck.The front suspension system is the leaf spring, dependent suspension. The rear suspension system consists of the main spring and the . In the procedure of the design we made certain the structural style of the suspension system in the first, then we made certain the main parameters. In the design of the front suspension we designed the leaf spring firstly, including the selection of section shape of leaf spring, material and allowable stress and the design of scheme, moreover the design of shock absorber. In the design of rear suspension we carried out the design of the main spring and the the final design stage, the MATLAB software is used to analyze the ride comfort of the suspension system by programming. The aim is whether suspension ride quality meets to the performance requirement. The results indicate that there is no uncomfortablenessfor the car on road. Therefore, it is Design; Leaf spring; Ride Comfort; Truck目录第1章绪论 (1)第2章悬架系统的结构与分析 (4)2.1 悬架的功能和组成 (4)2.2 汽车悬架的分类 (4)2.4 悬架主要参数 (6)2.4.1 悬架的静挠度f c及刚度c............................ 错误！未定义书签。

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。

摘要汽车悬架是汽车的车架与车桥或车轮之间的一切传力连接装置的总称，其作用是传递作用在车轮和车架之间的力和力扭，并且缓冲由不平路面传给车架或车身的冲击力，并衰减由此引起的震动，以保证汽车能平顺地行驶。

典型的悬架结构由弹性元件、导向机构以及减震器等组成，个别结构则还有缓冲块、横向稳定杆等。

弹性元件又有钢板弹簧、空气弹簧、螺旋弹簧以及扭杆弹簧等形式，而现代轿车悬架多采用螺旋弹簧和扭杆弹簧，个别高级轿车则使用空气弹簧。

汽车悬架性能是影响汽车行驶平顺性、操纵稳定性和行驶速度的重要因素。

因此，研究汽车振动，设计新型悬架系统，将振动控制到最低水平是提高现代汽车质量的重要措施。

本文研究的主要问题如下:（1）对前、后悬架的结构进行设计，主要是确定减震器的类型。

（2）对悬架的各个尺寸参数进行计算及相关零部件的尺寸进行设计计算。

（3）对减震器和导向机构进行选择计算，确定减震器的类型等。

本文是对轻型货车的前后悬架进行的设计计算，同时兼顾舒适性与运货能力。

关键词：悬架；弹性元件；弹簧；缓冲块；减震ABSTRACTAutomotive vehicle suspension frame and axle or the wheel of all transmission between the general term for connecting devices, and its role is to transfer the role at the wheel and frame and between the torsional force, and uneven pavement from the buffer Biography to the frame or body of the impact, and the attenuation caused by vibration, to ensure the vehicle can travel smoothly. A typical structure of a flexible suspension components, shock absorbers and other agencies, as well as orientation of the individual block structure is also a buffer, such as horizontal Stabilizer. Elastic components and leaf springs, air springs, coil spring, as well as the form of torsion bar spring, and the use of many modern cars suspension coil spring and torsion bar springs, individual car use advanced air springs. Suspension performance is the impact of motor vehicles to motor cars and ride comfort, handling and stability and an important factor in speed. Therefore, the research vehicle vibration, the design of the new suspension system to the minimum level of vibration control is to improve the quality of Hyundai Motor important measures.The main problems discussed in this paper are as follows:（1）Front and rear suspension design of the structure, primarily determine the type of shock absorber.（2）The various dimensions of the suspension parameters were calculated and related parts of the size of the design calculations（3）The guiding mechanism of shock absorber selection calculations to determine the types of shock absorbers.This article is for light goods vehicles, front and rear suspension design and calculation, taking into account the comfort and cargo capacity.Key words：Suspension；Elastic element；Spring；Block buff；Damping目录摘要 (I)Abstract (II)第1章绪论 (1)1.1 汽车悬架概述 (1)1.2我国汽车悬架发展的现状 (2)1.3 研究的背景及意义 (3)1.4 毕业论文研究内容 (4)第2章悬架的结构形式分析及选择 (5)2.1 非独立悬架和独立悬架 (5)2.2 前、后悬架方案的选择 (6)2.3 辅助元件 (6)2.4 本章总结 (7)第3章主要参数的选择 (8)3.1 选择的要求及方法 (8)3.2 悬架的静绕度 (8)3.3 悬架动挠度 (9)3.4 悬架弹性特性 (9)3.5 本章总结 (10)第4章弹性元件的计算 (11)4.1 钢板弹簧的布置方案的选择 (11)4.2 钢板弹簧主要参数的确定 (11)4.2.1 满载弧高 (11)4.2.2钢板弹簧长度L的确定 (12)4.3 钢板弹簧总成在自由状态下的弧高及曲率半径计算 (15)4.4 钢板弹簧的刚度验算 (17)4.5 弹簧的最大应力点及最大应力 (18)4.6 弹簧卷耳和弹簧销的强度核算 (19)4.7螺旋弹簧的设计计算 (21)4.7.1螺旋弹簧形式、材料的选择 (21)4.7.2确定弹簧直径及刚度 (21)4.7.3 其他参数的计算 (22)4.7.4弹簧的校验 (22)4.8 本章总结 (23)第5章减振器的设计计算 (24)5.1 减振器的分类 (24)5. 2 主要性能参数的选择 (24)5.2.1 相对阻尼系数ψ (24)5.2.2 减振器阻尼系数的确定 (25)5.2.3 最大卸荷力的确定 (26)5.3 筒式减振器主要尺寸参数的确定 (26)5.4 本章总结 (27)第6章导向机构的设计 (28)6.1导向机构的布置参数 (28)6.2 麦弗逊式悬架导向机构设计 (29)6.3本章总结 (32)结论 (33)参考文献 (34)致谢 (35)附录 (36)第1章绪论1.1汽车悬架概述悬架由弹性元件、导向装置、减振器、缓冲块和横向稳定器等组成。

北京汽车１发动机悬置系统的功用及激振力分析发动机悬置系统（以下简称悬置系统）应该具备：①隔振功能；②支承限位功能；③降噪等功能。

发动机总成本身是一个内在的振动源，同时又受到来自外部的各种振动干扰，使其处于复杂的振动状态，引起周围零件的损坏和乘坐的不舒适等。

其中：燃烧激振频率，是由发动机气缸内混合气燃烧，曲轴输出脉冲扭矩，导致发动机上反作用力矩的波动，从而使发动机产生周期性的扭转振动，其振动频率实际上就是发动机的发火频率，计算公式为［２］：ｆ１＝２ｎｉ６０（Ｈｚ）（１－１）其中：ｆ１———点火干扰频率，Ｈｚ；ｎ———发动机转速，ｒ／ｍｉｎ；ｉ———发动机气缸数；———发动机的冲程系数（２或４）。

惯性力激振频率，是由发动机不平衡的旋转质量和往复运动的质量所引起的惯性激振力和激振力矩的频率。

它与发动机的缸数无关，但惯性力的不平衡量与发动机缸数和结构特征有着密切关系。

计算公式为［２］：ｆ２＝Ｑｎ６０（Ｈｚ）（１－２）其中：ｆ２———惯性力激振频率，Ｈｚ；ｎ———发动机转速，ｒ／ｍｉｎ；Ｑ———比例系数（一级不平衡惯性力或力矩Ｑ＝１、二级不平衡惯性力或力矩Ｑ＝２）选用的直列四缸发动机（见图３），其主要激振力为低速区段的二阶扭矩波动和高速区段的二阶惯性力，表达式为（１－３）［３］：｛Ｆ（ｔ）｝Ｔ＝｛０ＦｙＦｚＭｘＭｙＭｚ｝（１－３）其中：Ｆｙ＝ｓｉｎ!４ｍｒλω２ｃｏｓ（２ωｔ）Ｆｚ＝ｃｏｓ!４ｍｒλω２ｃｏｓ（２ωｔ）Ｍｘ＝Ｍｅ０（１＋１．３ｓｉｎ（２ωｔ））Ｍｙ＝ＦｚＡＭｚ＝ＦｙＡ式中，γ为总成布置倾斜角（通常指布置后曲轴与水平面的夹角）；ｍ为单缸活塞及往复运动部分质量；ｒ为曲柄半径；λ为曲柄半径与连杆长度之比（λ＝ｒ／Ｌ）；ω为发动机曲轴角速度（ω＝２πｎ／６０）；Ｍｅ０为发动机输出扭矩平均值；Ａ为２、３缸中心线至动力总成重心的纵向Ｘ距离。

发动机悬置系统的初步设计田永义，孙营ＴＩＡＮＹｏｎｇ－ｙｉ，ＳＵＮＹｉｎｇ（苏州工业园区奥杰汽车技术有限公司，江苏苏州２１５０２１）摘要：文中以某皮卡车发动机悬置系统的设计为例，在了解悬置系统的功能及发动机总成所受外部激励的基础上，给出了确定悬置支承点最佳位置和刚度的方法；针对发动机总成在怠速工况下出现晃动较大的现象，对悬置系统进行优化，解决了发动机总成沿Ｚ轴的垂直振动和绕Ｘ轴的侧倾转动的耦合问题。

10.16638/ki.1671-7988.2020.23.041某商用轻卡动力总成悬置系统力学性能仿真研究熊敏1，孙丽娟2（1.江西江铃集团特种专用车有限公司技术部，江西南昌330010；2.江西交通职业技术学院汽车工程系，江西南昌330013）摘要：文章基于有限元法，采用Nastran软件，对某商用车动力总成进行了质心和转动惯量测试试验，同时进行了悬置系统的CAE模态分析和二十八工况强度分析，结果显示，悬置系统主被动侧支架的各阶振型模态满足目标值，符合设计要求，同时强度分析结果显示支架最大应力和塑性应变满足目标。

关键词：商用轻卡；悬置系统；力学性能中图分类号：U463.7 文献标识码：A 文章编号：1671-7988(2020)23-130-03Simulation study on mechanical performance of a commercial vehiclepowertrain mounting systemXiong Min1, Sun Lijuan2( 1.Technical Department, JiangXi JiangLing Group Special Purpose Co, Ltd, Jiangxi Nanchang 330010;2.Department of Automotive Engineering, Jiangxi V&T College of Communications, Jiangxi Nanchang 330013 )Abstract: In this paper, base on the finite element method and Nastran software,the centroid and moment of inertia of a commercial vehicle powertrain are tested. And CAE modes analysis and strength analysis under 28 working conditions are carried out. The results show that the vibration modes of the active and passive side supports of the mounting system meet the target value and meet the design requirement.Keywords: Commercial vehicle; Powertrain mounting system; Mechanical propertyCLC NO.: U463.7 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2020)23-130-031 引言随着国家经济飞速发展，商用轻卡销量得到迅猛增长，由于其经济性和便利性，已经成为运输货物的必然选择[1-3]。