发动机悬置系统设计资料

商用车悬置系统设计基础培训资料一、商用车悬置系统概述商用车悬置系统是连接动力总成（发动机、变速器等）与车架的重要部件，其主要作用是支撑动力总成、减少振动传递、控制噪声以及承受动力总成在运行过程中产生的各种力和力矩。

一个良好设计的悬置系统能够显著提高商用车的乘坐舒适性、可靠性和耐久性。

二、悬置系统的组成部分商用车悬置系统通常由悬置软垫、支架、连接件等组成。

悬置软垫是悬置系统中最为关键的部件之一，它一般由橡胶或其他弹性材料制成，具有良好的减振性能。

不同类型的软垫在刚度、阻尼等特性上有所差异，以适应不同的车辆工况和性能要求。

支架则起到固定和支撑悬置软垫的作用，其结构强度和刚度需要经过精心设计，以确保在承受动力总成的重量和各种力的作用下不变形或损坏。

连接件用于将悬置系统与动力总成和车架相连接，其质量和可靠性直接影响悬置系统的性能。

三、悬置系统的设计要求在设计商用车悬置系统时，需要考虑多个方面的要求。

首先是隔振性能。

要有效地隔离动力总成产生的振动，使传递到车架和车身的振动减小到最低程度，从而提高乘坐舒适性。

其次是支撑性能。

悬置系统需要能够可靠地支撑动力总成的重量，并承受发动机工作时产生的各种力和力矩，确保动力总成在车辆运行过程中的位置稳定。

此外，还需要考虑悬置系统的耐久性。

在长期使用过程中，要能够经受住各种恶劣工况的考验，不易出现损坏或失效的情况。

四、悬置系统的布置形式常见的商用车悬置系统布置形式有三点式、四点式和五点式等。

三点式悬置系统结构相对简单，成本较低，但在隔振性能和支撑稳定性方面可能相对较弱。

四点式悬置系统在稳定性和隔振性能上有一定的提升，适用于大多数商用车。

五点式悬置系统则在复杂工况下具有更好的性能表现，但结构较为复杂，成本也相对较高。

在选择悬置系统的布置形式时，需要综合考虑车辆的类型、用途、动力总成的特点以及成本等因素。

五、悬置软垫的特性分析悬置软垫的刚度和阻尼特性对悬置系统的性能有着至关重要的影响。

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。

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。

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。

动力总成是汽车的重要振源之一，它对乘坐舒适性有重要影响。

合理选择动力总成悬置系统，可明显降低动力总成和车身的振动，减少动力总成经悬置传递给车架的力以及由此激发的车身钣金件和底盘相关零部件的振动噪声，因而可明显提高汽车的耐久性和乘坐舒适性。

降低动力总车和车架之间的振动传递主要有两项措施:第一是改进现有动力总成悬置的结构，使之产生最佳隔振特性，例如采用液压悬置等；第二是改进悬置系统的配置方案。

改进现有动力总成悬置的结构，要受到生产工艺、成本、可靠性和安装条件的制约，实施的难度较大。

而改进悬置系统的配置方案，则可以在现有一悬置的基础上，通过优化分析，正确选择各悬置的位置参数和性能参数，合理匹配动力总成悬置徐彤的各项固有频率，最大限度地发挥已有选址的潜能，该措施是达到最优减振目的的捷径。

动力总成悬置系统设计是指:在已经确定动力总成基本参数及有关整车基本参数的前提下，正确设计发动机悬置的刚度和阻力系数，悬置的数量及相对动力总成质心的坐标位置和布置型式，各悬置的具体结构形式，合理设置动力总成各阶模态参数，最大限度的减少由发动机引起的振动向车体的传递，提高悬置系统的工作可靠性，改善整车舒适性。

1.动力总成悬置系统的基本设计要求发动机本身是一个内在的振源，同时受到来自外部的各种干扰，引起零部件的损坏和乘坐不舒适性。

一个良好的悬置系统一档能充分减小由于发动机引起的振动噪声，延长零件的使用寿命。

悬置系统设计的好坏，主要取决于悬置系统的结构型式、几何位置以及选址的结构、刚度、阻尼等特性。

确定一个合理的悬置系统是一项相当复杂的工作，它需要满足一系列静态特性和动态特性要求，同时又受到各种条件的约束。

1.1静特性要求动力总成悬置的静特性要求即基本要求是：固定并支承动力总成；支承动力总成的内部作用力（例如发动机的往复惯性力、输出扭矩等）和尾部作用力（汽车其他部分对动力总成的作用力）；最大限度地双向隔离动力总成与车体之间的振动；保证汽车生产和装配过程中工艺要求。