汽车动力总成悬置系统布置研究

1 动力总成悬置系统位移控制计算方法研究

动力总成悬置系统除了作为支承元件承受动力总成的质量以外，在发动机启动、汽车制动和转向等工况下，为避免动力总成产生过大的位移而与其它部件发生干涉，通常需从悬置的设计上以及结构上限制动力总成在各个方向的最大位移量。

1 动力总成的位移控制设计

1.1位移控制设计的主要考虑因素

通过上述的布置设计、移频设计和解耦设计，可确定每个悬置的安装位置、安装方位和悬置在其3个弹性主轴方向线性段的静刚度值和动刚度值。其它各段的刚度值和拐点的确定主要考虑如下因素：

（1）在汽车的各种行驶工况下（通用汽车公司的规定为29种工况），动力总成的姿态和动力总成位移的限值。

(2)在各种行驶工况下，希望悬置弹性主轴方向力~位移特性工作在何段。

（3）考虑工作点对悬置疲劳性能的影响。

图1-1给出了几种在不同的行驶工况下，期望悬置力~位移特性的工作点。

图1-1 不同行驶工况下，悬置力与位移曲线工作点

1.2位移控制设计的要求

2 在进行汽车动力总成的总布置时，要保证：

（1）在正常行驶工况下悬置不能接触限位块；

（2）非正常行驶况向下动力总成不能接触其他周围零部件，各个悬置受力相对均匀。

（3）动力总成的极限位移量要求： 前后左右位移量为±10mm，上下方向为±15mm，动力总成的绕3个轴转动的位移小于6o或者更小。

（4）动力总成及其附件与车身的最小距离必须大于20mm；

（5）在各种行驶工况下，动力总成的姿态是静平衡时姿态的平行移动或者转动，希望悬置弹性主轴方向的载荷位于力一位移特性曲线上的确定位置。

2 悬置系统的静力分析

动力总成静力分析是指发动机静止时系统在一定外力下广义坐标的变化情况，即外力和广义坐标的变化关系。对悬置系统进行静力分析，便可估计汽车处于稳态和非稳态工况时，动力总成所处的位置，以及悬置的反力。由这些结果，一方面可以对动力总成进行运动校核，以免和其他运动部件发生碰撞引起破坏；另一方面，为悬置强度校核提供依据，确保悬置块使用可靠。

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。

第３０卷第１期　２００６年２月　南京理工大学学报　Ｊｏｕｒｎａｌｏｆ　Ｎａｎｊｉｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ＂ｒｅ　Ｖｏ１．３０　Ｎｏ．１　Ｆｅｂ．２０ｏ６　

轿车发动机动力总成悬置系统优化研究　

王显会，　李守成，黄鹏程，徐　彬　

（南京理工大学机械工程学院，江苏南京２１００９４）　

摘要：该文应用复合三线摆测量法测得了某轿车动力总成的有关参数。建立了动力总成悬置　系统动力学模型，应用ＡＤＡＭＳ进行了动力学仿真分析；合理配置各阶固有频率；综合运用弹性　

中心理论和能量解耦方法对动力总成悬置系统进行了优化设计。根据优化结果进行了试验，证　明动力总成悬置系统的隔振性能有了明显提高，主要测点的振动程度下降了ｌ０％～３０％，有效　

地降低了轿车动力总成悬置振动。　关键词：轿车；动力总成；振动；仿真；优化　

中图分类号：Ｖ４６１．１，Ｖ４６７．３，Ｖ４６３．３３　５．１　文献标识码：Ａ　文章编号：１００５—９８３０（２００６）　

０１一ＯＯ】７一Ｏ４　

Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｐｏｗｅｒ　Ｔｒａｉｎ’Ｓ　Ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ　Ｓｙｓｔｅｍ　ｉｎ　Ｃａｒｓ　

ＷＡＮＧ　Ｘｉａｎ－ｈｕｉ，ＬＩ　Ｓｈｏｕ－ｃｈｅｎｇ，ＨＵＡＮＧ　Ｐｅｎｇ－ｃｈｅｎｇ，ＸＵ　Ｂｉｎ　

（Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆ　Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＮＵＳＴ，Ｎａｎｊｉｎｇ　２１００９４，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃｏｒｒｅｌａｔｉｖｅ　ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ　ｏｆ　ａ　ｃｅｒｔａｉｎ　ｃａｒ’ｓ　ｐｏｗｅｒ　ｔｒａｉｎ　ａｒｅ　ｏｂｔａｉｎｅｄ　ｔｈｒｏｕｇｈ　ａ　ｃｏｍｐｌｅｘ　ｔｈｒｅｅ—ｗｉｒｅ　

ｐｅｎｄｕｌｕｍ．Ｔｈｅ　ｄｙｎａｍｉｃ　ｍｏｄｅｌ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｐｏｗｅｒ　ｔｒａｉｎ’ｓ　ｍｏｕｎｔｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍ　ｉｓ　ｂｕｉｌｔ．ＡＤＡＭＳ　ｉｓ　ｕｓｅｄ　ｔｏ　ｍａｋｅ　ａ　ｄｙ—　

ｎａｍｉｅ　ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ．Ｎａｔｕｒａｌ　ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　ｉｓ　ｒａｔｉｏｎａｌｌｙ　ｄｅｐｌｏｙｅｄ　ｂｙ　ｖａｒｉｏｕｓ　ｏｒｄｅｒｓ．Ｔｈｅ　ｅｌａｓｔｉｃ　ｃｅｎｔｒａｌ　ｔｈｅｏｒｙ　ａｎｄ　

轿车动力总成悬置系统优化设计研究

摘 要

随着社会的日益进步和科学技术的不断发展，人们对汽车舒适性的要求也越来越高，良好的平顺性和低噪声是现代汽车的一个重要标志。NVH已经成为衡量汽车质量水平的重要指标之一。而动力总成是汽车最重要的振源之一。如何合理设计动力总成悬置系统能明显降低汽车动力总成和车体的振动已经成为一个重要的课题。

本课题研究的目的是在现有动力总成悬置系统的基础上，优化动力总成悬置系统参数，达到提高整车平顺性和降低噪声的目的。

对动力总成悬置系统进行优化仿真，通过比较优化前的性能可知，优化后悬置系统隔振性能明显改善。

关键词：动力总成；悬置系统；优化

Investigation on Optimization Design of Plant Mounting

System of a Passenger Car

Abstract

With the increasing social progress and the continuous development of science and

technology, people on the requirements of automotive comfort become more sophisticated and

good ride comfort and low noise is an important sign of the modern automobile.

NVH levels

have become an important measure of vehicle quality indicator. The vehicle powertrain is one

of the most important vibration source. How to design mounting system can

significantly