发动机悬置设计介绍-中文译文

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。

整车技术部设计指南73发动机悬置设计5.1 概述汽车的乘坐舒适性——NVH（Noise-噪声、Vibration-振动和 Harshness-声振舒适性）越来越受到人们的重视和关注，因为噪声、振动和舒适性，是衡量汽车制造质量的一个综合问题，它给汽车用户的感觉是最直接和最表面的。

作为汽车动力源的发动机是汽车主要的振动激励源之一，其气缸燃气压力、转速及输出转矩的周期性波动及不平衡惯性力（矩）既激起发动机动力总成本身的刚体振动和弹性振动，又激起汽车动力传动的扭转振动和弯曲振动等，从而导致十分严重的振动、噪声及结构问题，最终传递给车身，引起整车振动与噪声。

汽车动力总成悬置系统是指动力总成（包括发动机、离合器及变速箱等）与车架或车身之间通过弹性悬置元件连接而成的系统，发动机动力总成的振动与路面激励力是通过弹性悬置元件传给车身，该项系统性能设计的好坏直接关系到发动机振动向车体的传递，影响整车的 NVH 特性。

因此，最大限度的减小发动机动力总成所产生的振动及噪声向车身传递，是汽车减振和降噪的主要研究内容之一。

5.2、悬置系统功能介绍5.2.1 悬置总成的功用a)悬置系统的首要作用即最基本的作用是支承动力总成的动、静载荷，并使发动机动力总成在所有方向上的位移处于可接受的范围内，不与前舱内其它零部件发生干涉；b)隔离发动机动力总成的振动，最大限度地降低从发动机动力总成传递到车身/车架上的振动，能有效的降低振动及噪音；c)在汽车做紧急制动、加速或受其它外界负荷的作用下时，发动机不应有过大的位移；d)隔离由于轮胎及车身的抖动而产生的振动和噪音通过悬置系统而传向发动机动力总成，降低振动及噪音；e)悬置系统元件需有足够的使用寿命。

5.3 动力总成悬置系统设计方法5.3.1 设计需解决的问题a)主要起支撑减振的作用，因而，悬置必须要能够支撑起动力总成，并且保证其三整车技术部设计指南74个方向的位移和绕三个轴的转角在一定的限度内；b)发动机自身振动的隔离,即不让发动机不平衡力所造成的振动过分地传向车向车f i f IDLE / 2身,这就要求各悬置的固有频率与各激励源的频率必须满足的条件，其中，f i为各悬置的固有频率，f IDLE为怠速时各激励源的频率。

动力总成悬置系统的设计是很复杂的。

一般来说对于悬置系统是一个6自由度的系统，要求对动力总成在各个方向上解耦。

但是也要控制一定的位移。

悬置是将发动机的震动（扭矩变化，发动机离心惯性力，往复惯性力等）尽量隔离，将路面对发动机的激励和急加速急减速以及急转弯造成的发动机的位移与震动尽量降低。

一般说来，动力总成悬置的正向设计是复杂的，要对动力总成的质心，转动惯量，主惯性轴等参数获得，通过一定的计算对发动机悬置的布置点进行布置，当然要考虑到发动机舱的实际情况。

将悬置在3个方向的弹性轴与动力总成三个方向的主惯性轴重合就能使动力总成在6个方向上解耦（似乎是这样的）。

对于发动机舱而言，要控制动力总成相对发动机舱的距离，有文献说要控制在20mm以上，建议在25mm 以上，在各个方向上的绕轴旋转控制在6度，推荐3～4度，在三个方向的位移控制在正负15mm以内。

对悬置的位置，和个数(3个以上)确定之后才是设计悬置单个件，橡胶悬置的静刚度曲线一般是3刚度曲线，需要在一定的方向上有限位，限位处为静刚度曲线的拐点。

动刚度曲线在低频大幅震动刚度基本是随着频率增大而增大，高频时容易出现动态硬化的现象，即刚度值理论上非常大。

液压悬置在动刚度曲线的走向上比较而言好控制，因为他的工作原理不同，有点像单筒式液压减震器，通过液体（乙二醇）在惯性通道或者节流管道的阻尼力减少振动，将振动的能量转化成内能。

液压悬置的静刚度曲线与橡胶悬置没什么区别，也就是说漏液的液压悬置与好的液压悬置静刚度曲线相同。

动刚度曲线就截然不同，一般说来，在最大阻尼角附近，动刚度曲线突然升高，在一定频率之后，动刚度曲线呈下降趋势，不会出现橡胶悬置随频率增大而增大，出现动态硬化。

悬置设计主要是考虑高频低幅振动和低频大幅振动的工况。

减少发动机高频的噪声和低频的振动，同时使发动机不会出现过大的位移，造成发动机舱内零件干涉以致于破坏零件，使零件失效。

建议在设计时进行ADMAS分析。

发动机悬置的结构、作用、设计要求1.概述：随着当前底盘、发动机技术的日臻完善，车辆的振动、噪声的控制转而成为各个整车厂在研发上的重中之重。

据统计分析在一个车辆系统的上万个零部件中，对振动起关键作用的大概有二百个。

它们又分别在整车的振动系统中起不同的作用。

这里仅对发动机产生的振动经由发动机悬置到车身的振动系统的结构、作用、设计要求给出一定程度的阐述和说明。

整车不同的部件都有自己的固有频率，见下表：振动情况及位置频率Hz路面激励的频率围车体1~3 座椅和驾驶员4~8 发动机总成5~18 前后桥10~16 车轮共振11~15 排气管机械系统12~22发动机的振动频率围怠速抖动20~30车体弯曲扭转25~40方向盘抖动25~40发动机总成弯曲130~230 排气管气体系统100~1000 变速器噪声350~600 进气系统噪声100~600 发动机噪声1000~5000基于汽车振动学的相应设计优化，应最大可能的避免整车主要部件在各种工况下的振动耦合。

悬置的作用概括来说就是对发动机振动和路面激励的隔离和吸收，减少乘客舱中人所受的影响，降低其他零部件因为过多振动产生的疲劳破坏。

2.悬置系统的结构2.1布置概念：◆前轮驱动——较低排量，◆后轮驱动——较大排量。

质量发动机+变速箱发动机+变速箱+驱动轴转距约1/4的驱动转距T 全部的驱动转距T转距方向纵向横向●动力总成纵置，如海狮、阁瑞斯。

●动力总成横置，如尊驰、骏捷等。

4G63 4G64 4G934G18 等动力总成中华1.8T 宝来等车的动力总成。

2.2结构概念：●橡胶悬置悬置结构为橡胶＋金属支架，在低频、大振幅的动刚度和滞后角变化小。

在高频、小振幅激励下的动刚度和滞后角变化不大，容易产生动态硬化现象，常用于发动机前后悬置，阻止发动机过渡扭转。

●液力悬置悬置结构为橡胶形腔＋液体（乙二醇）＋金属支架，在低频、大振幅的激励下具有大阻尼；在高频、小振幅的激励下具有小刚度。

发动机悬置系统的初步设计（一）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] :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]: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]: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。

2 发动机悬置系统支承点位置的最佳设计在确定悬置系统支承点位置时, 应该考虑到低速（怠速）和高速时的不同要求。

发动机总成在低速运转时, 其自身的弹性振动影响较小, 将其看成刚体, 按照刚体运动理论进行研究; 高速时自身弹性振动影响较大, 必须通过试验得到其弹性振动形态, 选择振幅最小的位置, 即将悬置系统支承点布置在弹性振动的节点位置上。

发动机悬置的简介1，为什么称为悬置？在现代车辆设计中，发动机均是采用弹性支承安装的，称之为“悬置”。

2，发动机悬置主要功能是什么？- 固定并支承汽车动力总成- 承受动力总成内部因发动机旋转和平移质量产生的往复惯性力及力矩- 承受汽车行驶过程中作用于动力总成上的一切动态力- 隔离由于路面不平度及车轮所受路面冲击引起的车身振动向动力总成传递理想的发动机悬置，为衰减因路面和发动机怠速燃气压力不均匀引起的低频大幅振动，应具有低频高刚度、大阻尼的特性；为降低车内噪声，提高操纵稳定性，应具有高频小刚度、小阻尼的特性。

所以，总体上要求悬置要具有频变和幅变特性。

现有的发动机悬置有很多类型，主要有橡胶悬置、空气弹簧悬置、液压悬置、半主动悬置和主动悬置等多种结构形式。

每种结构都有其不同的特性特点及优缺点，在不同的发展阶段有不同的应用。

3，发动机悬置主要破坏形式是？发动机悬置的主要材料是橡胶，发动机悬置收到自身振动及其路面振动载荷，使橡胶处于变频变载荷幅值的状态中，由此橡胶悬置主要破坏形式是疲劳破坏而导致橡胶主簧失效，因此橡胶主簧的疲劳对整个悬置系统的寿命起着决定性的作用。

4，如何评价悬置系统的好坏？一，悬置的六个自由度的固有频率（三个平移方向和三个转动）1.要大于地面激励频率（一般为5Hz）；2.要小于发动机激励频率（N*n/30*C,n为怠速转速,N为发动机缸数,C为发动机冲程数一般为4）的1/1.414；3.各个自由度的固有频率要有一定的间隔，1Hz以上；二，悬置系统的解耦率要求，特别是垂直方向和沿曲轴方向的解耦率要求达到80左右。

三，发动机悬置的隔振效果要求在80%或者隔振20dB, 并且怠速下，悬置隔振后的振动加速度在50Hz以内的频谱上的峰值要求小于20mg（对于轿车而言）；在50——500Hz其要求小于5mg。