悬置系统设计计算

动力总成悬置系统运动包络及工况载荷计算方法吕兆平吴川永上汽通用五菱汽车股份有限公司技术中心【摘要】本文论述了动力总成位移控制设计的一般原理，以一微车动力总成悬置系统为研究对象，结合通用汽车公司全球标准的28种载荷工况，介绍了求解各悬置点反力以及发动机质心位移和转角的方法，该计算数据为悬置支架的强度校核以及发动机仓零件设计及布置提供了理论依据。

[关键词]动力总成悬置系统，运动包络，工况载荷The calculation method for the motion envelop and loadcase force of the powertrainmount systemLv Zhaoping Wu chuanyong(Technical Development Center,SAIC GM Wuling Automobile Co.,Ltd..,Liuzhou 545007 ) [Abstract]The general principle for the design of motion control for powertrain mounting system is presented。

Take a mini van powertrain mounting system as the object of study. with the 28 loadcase of the GM global standards. Introduces the method to solve the reaction force at the mounting points and the displacement and rotation of the COG of the powertrain.the calculated data provides a theoretical basis for the mounting bracket strength check and the parts of engine warehouse design and layout.[Keywords] powertrain mount system，motion envelop，Loadcase force前言[1]动力总成悬置系统的主要功能有两个，一是减振，二是限位。

动力总成悬置系统刚体模态参数的试验与计算宋向荣;李建康;郑立辉【摘要】为研究动力总成悬置系统的动力特性,为悬置元件的设计和优化提供依据,进行了悬置系统怠速工况的运行模态测试和理论计算.首先测试了悬置元件的动刚度、静刚度、阻尼等参数,建立了Matlab计算模型,进行刚体模态计算.结果表明,怠速工况下采用悬置元件动刚度的计算结果与运行模态结果吻合,动力总成悬置系统的刚体模态参数不适宜在实验室环境下测试.【期刊名称】《实验技术与管理》【年(卷),期】2010(027)004【总页数】4页(P31-34)【关键词】动力总成悬置系统;刚体模态参数;动刚度;运行模态分析【作者】宋向荣;李建康;郑立辉【作者单位】江苏大学理学院,工程力学系,江苏,镇江,212013;江苏科技大学船海学院,江苏,镇江,212003;江苏科技大学船海学院,江苏,镇江,212003;江苏科技大学船海学院,江苏,镇江,212003【正文语种】中文【中图分类】U468.33随着汽车功率的加大,发动机是影响汽车乘坐舒适性的不可忽视的重要激振源。

动力总成悬置系统是发动机隔振性能的关键环节,悬置元件的动力学特性直接影响隔振效果。

研究动力总成悬置系统的刚体模态参数,对于悬置系统的隔振性能及悬置元件参数设计和优化具有重要的参考价值。

常用的悬置元件有橡胶悬置和液压悬置两种,其动力学特性具有很强的非线性,其设计要求低频时具有大刚度和大阻尼性质,而高频时要小刚度和小阻尼。

因此不同工作频率下,悬置系统的动态特性会有不同,在实验室环境下的模态测试不能完全反映其动态特性。

本文以怠速工况为例,研究了某轿车动力总成悬置系统的运行工况下的刚体模态参数。

实验测试了悬置元件的动刚度、静刚度、阻尼等参数,采用matlab进行刚体模态计算。

结果表明,怠速工况下采用悬置元件动刚度的计算结果与运行模态结果吻合,动力总成悬置系统的刚体模态参数不适宜在实验室环境下测试。

本文的方法和结论对汽车动力总成悬置元件的设计和性能测试具有重要的实用价值。

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。

确定一个合理的悬置系统是一件相当复杂的工作，它要满足一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。

基于Adams振动解耦的某重型汽车悬置匹配计算孟宪鹏;张贵勇【摘要】发动机悬置系统性能的好坏是影响车辆舒适性的重要因素，而悬置胶垫的刚度又是关键。

文章以某重卡6×2载货车匹配德国曼发动机+法士特变速箱的悬置系统设计为实例，介绍重型汽车发动机悬置系统的静力计算和弯矩校核，胶垫刚度计算和Adams解耦率分析，并介绍悬置系统设计的基本方法和步骤。

%It is an important factor affecting the vehicle comfort that the performance of the engine suspension system is good or bad,while the suspension cushion stiffness is the key.This paper takes a heavy tractor(6×2) suspension system design as an example, which assemble MAN engine from DE and FAST gearbox, introduce the method of static calculation, bending moment check, cushion stiffness calculation, Adams decoupling rate calculation ,and the basic step of engine suspension design.【期刊名称】《汽车实用技术》【年(卷),期】2016(000)012【总页数】4页(P153-156)【关键词】重型汽车;静力计算;弯矩校核;刚度;Adams解耦【作者】孟宪鹏;张贵勇【作者单位】安徽江淮汽车股份有限公司，安徽合肥 230601;安徽江淮汽车股份有限公司，安徽合肥 230601【正文语种】中文【中图分类】U462.3+1CLC NO.: U462.3+1 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2016)12-153-04目前，汽车的振动和噪声控制逐渐成为汽车设计人员需要解决的首要问题之一，因而对隔离发动机振动噪声向车内传递的关键部件—发动机悬置系统的设计要求越来越高[1]。

第30卷增刊　2007年12月合肥工业大学学报(自然科学版)J OURNAL OF HEF EI UNIV ERSI TY O F TECHNOLO GYVol.30Sup Dec.2007　收稿日期22作者简介周从源(8),男,重庆市人,安徽江淮汽车股份有限公司助理工程师重型汽车悬置系统设计周从源(安徽江淮汽车股份有限公司商用车研究院,安徽合肥　230022)摘　要:文章以某重卡6×4牵引车配置美国康明斯ISM E440220发动机+采埃孚ZF16S221变速器的悬置系统设计为实例,介绍重型汽车发动机悬置系统的弯矩校核,系统解耦,软垫刚度计算,以及悬置系统设计的基本方法和步骤。

关键词:重型汽车;悬置系统;弯矩校核;解耦;刚度计算中图分类号:U463.1.02 文献标识码:A 文章编号:100325060(2007)(Sup )20007204The design of t he heavy tr actor ’s suspension systemZHOU Co ng 2yuan(C o mmercial Vehicl e Research Insti t ute ,Anhui J ianghuai Auto m o bi le Co.,L t d ,Hefei 230022,Chi na)Abstract :The suspension syst em design of hea vy t ractor (6×4)was used for example ,which i s e 2quipped wit h cunmings engi ne ,ISME44020f rom USA a nd gearbox ,ZF16s221.Then t he paper i nt ro 2duce s t he met hod of poi se moment ,t he torque check ,t he rigidit y comput e of engine suspe nsion ,andt he st ep of engine suspe nsion design.K ey w or ds :heavy t ractor ;suspention syst em ;torque check ;decoupli ng ;computation of ri gi dit y 发动机是汽车最重要的振源之一,由它产生的振动如果得不到有效的控制,会引起车身钣金件与车架相连的其他零件等产生振动和噪声,同时还会影响汽车的操纵稳定性和平顺性,使乘员产生不舒服和疲惫的感觉,严重时甚至损坏汽车的零部件,大大缩短汽车的使用寿命。

动力总成悬置系统的结构及类型一、悬置结构及发展历史常见的悬置类型按发展历程来分有橡胶悬置、液压悬置、半主动悬置、主动悬置。

见图1所示。

图1 悬置的结构、性能及发展历程二、橡胶悬置橡胶悬置按结构分，可以分为衬套型悬置，方块形橡胶悬置以及楔形橡胶悬置衬套型橡胶悬置的橡胶元件位于内外两个圆筒形的金属管(内芯和外管)之间，橡胶可以用于承受压力或剪力，或者二者兼而有之。

衬套型橡胶悬置按主簧结构的形状还可以分为八字形，一字型以及X 型（见图2）。

每种类型的衬套型悬置三向刚度比例不一样，适应不同的整车要求。

图2 衬套型橡胶悬置结构图方块形橡胶悬置主要用在前置后驱车的左右悬置上，形成一对V型悬置组，可以通过调整安装角度获得更好的整车状态下的解耦及频率分布效果（见图3）。

具体计算过程的可以参照我发表的在汽车技术杂志上论文《基于动力总成质心位移及转角控制的悬置系统优化设计》。

图3 V型布置悬置系统及块状橡胶悬置结构图楔形橡胶悬置的橡胶元件硫化在金属两侧，主要用于承受剪切力，通常用在前置后驱车的变速器悬置上。

图4展示了两种楔形悬置的结构。

在分析中对于拉得比较开得悬置可以作为两个悬置来计算，相当于又形成了一对V型悬置组。

图4 楔形橡胶悬置结构图三、液压悬置液压悬置按结构分为筒形液压悬置以及梯形液压悬置，一般美系和日系车用筒形液压悬置的较多，欧系喜欢用梯形液压悬置。

液压悬置内部布置有解耦盘/膜,以及形成惯性通道的流道板。

流道板和橡胶主簧之间形成上夜室，底膜（皮碗）与流道板之间形成下液室，用于存储液体。

筒形液压悬置为了降低高频动刚度硬化还装有节流盘。

具体结构见图5所示。

而梯形液压悬置由于结构的限制一般不设节流盘。

被动式液压悬置的发展一共历经了三代，这一部分内容将在后续的文章中做具体的阐述。

图5 筒形液压悬置结构图四、半主动悬置半主动悬置的控体系统由电子控制单元、电磁阀、带有活动阀的悬置主体构成（可以是橡胶悬置或液阻悬置）（见图6），其工作原理为：电子电子控制单元监控发动机转速并在怠速时发出信号开启电磁阀；电磁阀开启后，发动机进气歧管内的负压力促使勾当阀开启，打开节流孔。

其中：Kw为垂向刚度指悬置安装角度（悬置整车方向受力情况如下：Y向受到位移后，扭矩方向受力情况如下：综上可得：对于前悬置而言，总存在一个点，使roll（绕在扭矩时，Y向位移为零。

即roll向与Y向耦合刚度为零，该点即为弹性中心点。

根据定义，K yrx为零时，弹性中心点其实仅限于roll向的耦合刚度的定义，进一步简化得：其中，l为压剪比kw/kv，Z/Y为高宽比。

悬置高宽比与压剪比、安装角度关系如图2所示。

图2弹性中心点与悬置参数关系如图2所示，Y向与roll向弹性点与悬置布置规律如下：①当压减比越高，其弹性点越高；②当安装角度处于23°左右，其弹性点时最高的，后，随安装角度增大而变小。

————————————————————作者简介:夏永文（1985-），男，究方向为动力总成悬置。

图1前悬置受力示意根据公式（6），很容易求得关于roll向与Z向耦合刚度的中心点与悬置参数关系，结果如图3所示。

图3roll和Z向耦合刚度中心点与悬置参数关系根据图3所示，roll向与Z向弹性点与悬置布置规律如下：①当压剪比越小，roll向与Z向弹性点越低；这个与前面所述的roll向与Y向弹性点相反。

②角度越小，弹性点越高。

对于roll向与Y向弹性点，角度到23°左右时弹性点最高。

因此，这两种弹性点对于悬置的压减比和角度布置是有一定的区别。

这样，我们很容易可以验证两者对于整车的实际影响。

3.2纵置布置点验证某商用车柴油车开发项目（纵置车型），前悬置安装角度为30°，根据前述计算，roll与Z（图4虚线）向及roll向与Y向弹性解耦点（图4实线）均在扭矩轴上方（如图4所示），变更压剪比，由1.5逐渐提升到7，roll与Z向的弹性点往下降低，roll与Y向的弹性点往上升高，两者趋势相反。

为了验证趋势，本方案将压剪比提高，roll与Z向弹性解耦点离扭矩轴更近，roll与Y向弹性解耦点离扭矩轴更远。

轻型汽车技术2020(6)技术纵横3技朮绷繽RDU悬置系统解耦优化设计周长波赵金生(上海汽车集团股份有限公司商用车技术中心)摘要：以RDU悬置系统为研究对象，建立其六自由度刚体振动模型，运用MATLAB软件编写刚体模态和解耦率的计算程序。

通过调整RDU悬置刚度实现了模态分离和能量解耦的优化设计，并将计算结果与ADAMS仿真结果进行比对，两者的一致性验证了计算程序的准确性。

考虑到RDU悬置刚度的制造误差，在刚度误差范围内对解耦率进行灵敏度分析，结果表明刚度优化后的RDU悬置解耦率具有较强的鲁棒性。

关键词:RDU刚体模态能量解耦鲁棒性1引言RDU(Rear Drive Unit)为断开式后驱动单元，与独立悬架配合使用。

采用独立悬架的车辆左右车轮的跳动没有直接的相互影响，可减少车身的彳顷斜和振动，有利于提高汽车的行驶平顺性和乘坐舒适性叫因此,越来越多的车辆使用RDU和独立悬架的结构形式。

若RDU与车架硬连接，从地面传递来的振动和齿轮啮合产生的振动都会通过车架传递至车内，造成整车NVH性能较差，引起客户抱怨。

为此，在RDU与车架之间需设计悬置系统来隔离振动，本文以某后驱MPV车型的RDU悬置系统为研究对象，通过悬置系统的优化来改善整车的NVH性能，提高整车舒适性。

2系统概述RDU悬置系统包含RDU及其与车架的连接部一置，如图1所示。

RDU悬置的主要作用为支撑、限位及隔振。

悬置作为承载元件，必须能够承受RDU的质量及作用在RDU壳体上的静图1RDU悬置系统扭矩，保证其不会发生较大的静位移而影响正常工作。

悬置应具备限制RDU位移的能力，防止RDU壳体与副车架的直接碰撞。

悬置连接RDU 和车架,最重要的功能为隔振,不仅要阻止振动从RDU向车架传递，也要阻止振动从路面向RDU 传递。

常见的RDU悬置系统有三点布置式和四点布置式两种。

三点式悬置因重量小，成本低，占用4技术纵横轻型汽车技术2020(6)图2RDU悬置系统的六自由度模型空间小，维修方便而被广泛采用。