微型汽车发动机悬置系统优化设计方法研究

旋转惯性力
Pr m1r 2
其水平和垂直的两个分量：
PjⅡ m2r2 cos 2 二级往复惯性力；
注：二级以上往复惯性力很小，已略去。
Prx m1r2 cost Pry m1r 2 sint
二、汽车动力总成悬置系统激振源
2. 发动机的干涉力和力距
c. 惯性力系的平衡 发动机平衡的含义：
惯性力系平衡； 转矩的均匀性。
三、汽车动力总成在车架上的振动
1. 发动机的自由振动
2)系统模型
如图3－1所示。
3)、自由振动方程
整机振动可分解为随同它的质心c点沿 X 、Y 、Z
的三个平动，和绕质心的转动。在微振动条件下，其角
位移可用绕 X 、Y 、Z 轴的转角 、 、 表示。当刚
体作六自由度自由振动时，有如下的表达式：
Mxc Fx
对因汽车摆动造成的车架扭转具有良好的运动顺从性。 阻抗和隔绝动载荷
有效地抑制在汽车行驶中，因道路凹凸不平而引起的激振影响 支承动、静载荷
在所有工况下，承受所有动、静载荷，并使动力总成在所有方 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。 保证发动机机体与飞轮壳的连接面弯矩不超过允许值。 保证合理的使用寿命
二、汽车动力总成悬置系统激振源
4. 激振频率分析
经分析可知：
a. 由不平衡量引起的激振力是离心力，它与转速成正比，只有在高转速时其作用 才显著。
b. 均匀点火脉冲的激励作用只有在低速时才明显。由上可知，发动机作为激振源 的激振频率范围为：
c. 地面激振频率范围：
1.5～2.5
可作为悬置设计时依据。
式中：Q －比例常数，一阶不平衡力Q＝1，二阶不平衡力Q＝2 c. 传动轴（变速器挂直接档）不平衡质量引起的激振频率：

Internal Combustion Engine &Parts0引言动力总成悬置系统的功能，固定并支撑动力总成，承受动力总成的载荷，防止动力总成位移，减少振动对车身的影响，减少发动机与底盘之间的双向振动传递。

因此，有必要对汽车悬置系统中的主要振动源进行识别。

根据车辆振动源的不同，可分为两类：一类是车辆动力系统产生的内部振动；另一类是由路况和气流引起的外部振动。

车辆的振动主要是由车辆内部振动引起的，安装件主要是为了减少内部振源对整车的冲击。

因此，对悬置元件的研究对降低车辆振动，提高车身整体性能具有重要意义。

对于悬置系统的研究，目前的研究方向主要集中在弹性材料的研究上。

汽车刚发明时，发动机直接安装在车架上，会产生很大的振动和噪音，乘坐体验非常差。

为了提高司乘人员的舒适性，延长汽车相关零部件的使用寿命，技术人员从20世纪初就开始关注汽车发动机的振动问题，并采取了一些改进措施。

但其软垫材料的减震效果并没有明显改善。

随着科学技术的发展和市场对汽车需求的不断增加，汽车市场不断扩大，对汽车悬置问题的研究也越来越深入。

人们越来越意识到汽车发动机悬置对汽车整体性能的影响，现在技术人员也越来越重视汽车发动机安装的技术要求。

人们对汽车的舒适度要求越来越高，相关的振动理论也在不断拓展。

具体要求是在低频大振幅振动中，安装部件具有较强的刚度和阻尼比，其原理相当于通过改变部件的刚度来影响动力总成系统固有频率方式达成隔振效果。

如今，悬置系统的发展路径从最开始的橡胶悬置到后来陆续出现的液压悬置，双重隔离悬置再到当今悬置的主要研究方向为主动式及主动控制式液压悬置。

1悬置系统制造散差发动机悬置系统对汽车的NVH 性能起着重要作用，对发动机的悬置系统进行合理优化设计，需要选择合理的悬置参数，比如悬置系统的安装角度、位置、阻尼和刚度等，降低整车自身的振动和噪声情况。

在实际生产中，悬置厂商提供的悬置垫参数各有差异，很难从工艺上保证参数的精确程度。

上海交通大学 硕士学位论文 汽车动力总成悬置系统振动分析及优化设计 姓名：王峰 申请学位级别：硕士 专业：@ 指导教师：张建武 20080101
上海交通大学硕士学位论文
摘 要
汽车动力总成悬置系统振动分析及优化设计
摘 要
汽车动力总成振动是汽车振动的主要激振源之一，对汽车的舒适性 和 NVH 特性有很大的影响。 设计合理的动力总成悬置系统可以减少振动 传递，提高乘坐舒适性。本文以国产某轿车为研究对象，对动力总成悬 置系统隔振性能进行了分析研究。本文的研究工作包括以下几个方面： 首先，运用拉格朗日方程，建立了动力总成悬置系统动力学方程。 根据试验所获得的模型参数，在 Matlab 和 ADAMS 软件环境中建立了六 自由度仿真模型。 其次，结合实车试验，验证了所建模型准确性，并从系统固有频率 配置及振动解耦角度分析了悬置系统的振动特性；根据实际条件，以提 高系统振动解耦率为目标，应用优化算法对动力总成悬置刚度参数进行 优化设计，通过仿真分析比较了优化前后的固有特性，结果表明优化有 效提高了系统固有频率配置合理性和系统振动解耦率。 最后，建立了动力总成-整车十三自由度动力学模型，其仿真结果表 明优化后悬置刚度参数能改善怠速隔振特性，所建立的模型可以作为悬 置系统优化设计的虚拟样机。 本文的研究结果表明优化设计后的悬置系统其隔振特性有了较大的 改进，所运用的研究方法对悬置系统的优化设计具有一定的指导意义。
k sf k sr csf csr
ϕ
xi yi zi i′ j ′ k ′ PjI q
C
广义坐标方向单位矢量 往复惯性力 ( N ) 二阶往复惯性力 ( N ) 六自由度系统质量矩阵 六自由度系统刚度矩阵 位置转移矩阵 十三自由度系统质量矩阵
T F
第

汽车动力总成悬置系统的设计及优化作者：马宗献徐萌来源：《科学导报·学术》2019年第17期摘 ;要：随着时间的推移和时代的不断改创新，自从改革开放以来，我国不论是社会经济的发展还是综合实际国力的提升，都已经实现了非常巨大的提升，在这种发展的趋势之下，国内广大人民群众的基本生活水平有了非常大的提升，汽车的使用以及数量也变得越来愈多，而在这种趋势之下，实现汽车从“量”到“质”的改变是十分重要的。

所以，在本文当中，就将对汽车动力总成悬置系统进行一定的分析和介绍，主要的目的就是使得这一系统能够尽快的得到优化，并未广大的人民群众带来真正的福祉。

关键词：汽车动力;总成装置;系统优化;系统设计;研究分析前言随着国内广大人民群众基本生活水平的提升，人民群众对于日常生活当中使用的各类机械设备都有了崭新的要求，汽车就是其中的一种较为常见的机械设备，而为了迎合大众基本需求的提升，在汽车的设计工作以及制造工作上就要进行相关的优化，这样不仅能够满足大众的基本需求，还可以使得汽车制造行业自身也得到一定的发展，并且这种能够随着时代而进行发展的模式，也正说明，汽车行业是始终充满着活力的。

所以，在接下来的文章当中，就将对汽车动力总成悬置系统的设计和优化措施进行一定的分析和介绍，并且，在文中还会给出一定的具有建设性的意见或者对策。

一、V、型悬置系统的优化设计（一）动力总成激振力分析1.点火激励根据一定的调查以及相关的文献记载就能得知，汽车的内燃机在正常的运行过程中，其对外的输出转矩并不是一种均匀的状态。

在实际的内燃机的运行过程中，首先要对缸内的可燃性气体进行压缩，然后经特定方式将其点燃，从而产生爆发力比较强的力矩，这种运行方式从文字的叙述上就能够得知，对外的输出转矩并不是一种均匀的状态，而是一种周期转变的状态。

再有，在实际的汽车运行过程中是存在着反作用力的，因此也就具有了倾覆力矩，下图就是点火频率和发动机转速之间的关系表达式[1]：其中，n是发动机的转速;i则是发动机的气缸数量;最后一个系数则是冲程因子，一般情况下，这个系数是发动机的冲程数量的一半;2.惯性力激励众所周知，在汽车发动机实际的运行过程当中，是会具有一定的惯性的，这一点在汽车的内部结构中也是一样的，发动机的气缸中的活塞和连杆之间的循环式运动就会产生一定的惯性力，当其中的曲柄曲拐发生质量上的不平衡时，也会产生一定的惯性力矩，其中具体的激励频率可以利用公式来进行表达[2]：在这一公式当中，Q为比例系数，不平衡力的级别不同，Q的数值也是不同的，当不平衡力为一级是，Q=1，当不平衡力为二级时，Q=2;公式当中的n是发动机的转速。