动力总成悬置系统的解耦计算方法

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发动机动力总成悬置系统的解耦设计

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2001 年船舶与海洋工程研究专集 ( 总第 143 期 )
由( 4) 式可得 : Lx H= J &
-1
系统总动能的百分比) ; E 2+ E 3 > 95% ( E 3 为绕 B轴转动的能量 ( 5) 占系统总动能的百分比) , 7 < f < 10 Hz ( f 为惯性力激起的模态频率 ) , 设计变量的变化范围和其它模态频率的合理范围。 5 应用实例发动机类型: 四缸四冲程柴油机主要激振力及激振力矩: 二阶惯性力和二阶力矩发动机( 包括变速箱 ) 参数如下 : 质量 : M = 595. 6 kg 转动惯量矩阵: J = 30. 15 0 - 8. 73
发动机动力总成悬置系统的解耦设计 ) ) ) 袁
嵩
张维衡
张宗杰
振动时 , 则此强迫振动模态即为系统的一个固有模态 , 该激振力 ( 矩) 是此固有模态的模态激振力, 因此它和其它固有模态正交。证明如下 : n 自由度系统有 n 个固有振形[ U 1 , ,, U n] 和 n 个固有频率 [ K 1 , ,, K n ] , 在简谐激振力 P( t ) = Pe iXt 的作用下 , 系统响应模态为 R ( X) , P 与R 均为 n 维向量。激振力向量 P 可按振形分解为 P= 响应模态为: R( X) = =
袁嵩张维衡张宗杰
( 华中科技大学 , 武汉 430074) 摘要 : 针对现行的发动机动力总成悬置系统解耦设计方法的不足 , 提出了一种针对发动机主要激振力
( 矩 ) 进行解耦设计的改进方法。关键词 : 发动机动力总成悬置系统 ; 解耦 ; 激振力 ( 矩 ) Abstract: This paper puts forword a improved method to make up the insufficiency of actual decoupling design for motor power assembly mounting system . Key words: Motor power assembly mounting system; Decouple; Vibration force ( moment)

动力总成悬置系统设计原理

动力总成悬置系统设计原理摘要：动力总成的安装方法对改善整车的噪音和振动起着非常重要的作用，尤其是发动机的爆发压力引起的噪音和振动；此外对改善整车的驾驶舒适性也很有效。这篇文章描述了动力总成悬置系统设计的基本概念和评估动力总成一套新方法。众所周知，一种解耦的动力总成悬置系统具有很好的NVH特性。但是，动力总成悬置系统传递力之间解耦的百分比（力之间相互影响的程度）到底有什么关系、什么是真正意义上的解耦、怎么来评估它，以及解耦了多少··· ；对于许多工程师来说仍不明确。传统的“一个坐标系”运动能量指数不能给出清楚的画面，发动机悬置系统是如何解耦，常常令人误解。新的概念更关注动力总成系统引起的激励。KEF是在球形坐标系中模拟，发动机和扭矩旋转轴坐标系，以及解耦的评估直接针对某一特定的激励。球形坐标系下的KEF着重关注来自路面和轮胎的激励；发动机的KEF着重关注来自气缸方向的力和扭矩产生的激励；而TRA坐标下的KEF着重关注在怠速隔振临界条件下曲轴扭振引起的激励英文缩写： NVH - Noise Vibration Harshness 噪音振动粗暴 KEF - Kinetic Energy Fraction 运动能量指数 TRA - Torque Roll Axis 扭矩旋转轴 FEA - Finite Element Analysis 有限元分析 CG - Center of Gravity 重心（质心） MOI - Principal moment of inertia 主惯性矩 DOF - Degree of Freedom 自由度 EMA - Engine Mount Analysis 发动机悬置分析

介绍动力总成悬置是伴随整车的诞生而产生的，但是直到1918年，动力总成悬置仅仅用大而高强度的螺栓连接；允许动力总成通过与底盘刚性连接的横梁把振动传递到车身上。直到如今，相类似的悬置仍可在跑车上看到，但是这种悬置在轿车上已经不用了，由于它存在耐久性和NVH的问题。在轿车上逐渐从刚性悬置发展到半柔软性的悬置，它通过利用螺旋弹簧和橡胶衬垫来实现。这样有助于解决许多零部件的耐久性问题，但是不能解决更多的NVH问题。1920年以后，开始尝试利用橡胶的特性来进行隔振和吸收发动机的振动。20世纪20年代后期，由Chrysler 首先提出动力总成浮动悬置的概念，并且在四缸发动机取得突破性进展。这也就是把弹性轴与扭矩旋转轴综合在一起考虑的第一次尝试。在1950年Riesing 总结了美国制造的19座客车的悬置系统布局。把弹性轴与扭矩旋转轴对齐，并且把悬置点的位置选择在打击中心，主要用来改善整车的NVH。从20世纪60年代到90年代，许多技术人员主要在悬置系统的解耦方面和从分解发动机激励的响应频率方面进行了大量的研究工作（如1982 Racca Sr., 1984 Geck, 1985 Ford, 1997 Solomon ）。有一些研究者关注把从发动机上的响应或力传递到车身上如何使它最小化的问题。优化技术常用来通过调整悬置的参数来使响应最小化（1993 Bretl）。这种方法的问题在于通常需要有关详细整车方面的信息，但是这些信息在详细设计没有完成之前无法提供。把理论和实践两方面结合起来看，解耦的发动机悬置系统是非常好的着眼点，对于整车的研发来说。通过对整车进行有限元模型分析计算，来调整悬置的刚度是非常容易实现，之后，再改善整车的NVH性能。可是，解耦的概念在许多出版文献中介绍的不是很清楚。在某一坐标系下的KEF指数被广泛应用在动力总成悬置系统中，这篇文章介绍了在激励方向上评估解耦的一个新概念。给出了发动机在某一特定激励下的如何响应的一幅清晰的画面。假设为了解耦，假设动力总成是刚性的，把它安装在地面上。假设也有一小的位移量，假设激励的谐波和频率都是已知的。悬置可假定为三轴线形弹簧，用一定比例粘性（或结构）阻尼做成。为了考虑悬置的打击中心（参考基本概念6），载荷被限制在由于路面的贡献而产生的一个脉冲范围内。

概念设计阶段动力总成悬置系统解耦设计

Vol. 60 No. 2工程与试验 ENGINEERING & TEST Jun. 2020概念设计阶段动力总成悬置系统解耦设计赵涛1,陈景昌I'(1.中国汽车工程研究院股份有限公司，重庆401122 ；2.汽车噪声及振动控制国家重点实验室，重庆401122)摘要:本文详细介绍了动力总成悬置系统基于TRA 进行布置的正向开发过程，并给出了各悬置每个方向刚度的设计原则和悬置点位置布置方法。

某款动力总成的正向开发过程计算结果表明，悬置系统的初始设计频率和解耦频率可以完全吻合，且各个方向的模态解耦率均接近100%。

关键词：动力总成；悬置系统;扭矩轴中图分类号:U464 文献标识码：A doi ： 10. 3969/j. issn. 1674 -3407.2020.02.011Powertrain Mounting System Layout for Decouplingin Vehicle Concept Design StageZhao Tao 1 , Chen Jingchang 1 2(1. China Automotive Engineering Research Institute Co., Ltd., Chongqing 401122, China ；2. State Key Laboratory of Vehicle NVH and Safety Technology , Chongqing 401122, China )Abstract : A method is presented in the paper to decoupling rigid modes for powertrain mounting system based on the TorqueRoll Axis ( TRA ) in vehicle concept design stage , and the design criteria in proposed to optimize the mount locations andstiffness. The proposed method is illustrated on a design example case of powertrain mounting system. The decoupling analysis for the optimal mount locations and stiffness are predicted for 100% decoupling of powertrain modes.Keywords :powertrain ； mounting system ； torque roll axis1 弓I 言汽车振动的主要激励来源为动力总成及路面激励，路面激励主要依靠悬架系统进行隔振，动力总成系统隔振主要依靠悬置系统。

基于能量解耦理论的汽车动力总成悬置系统优化

基于能量解耦理论的汽车动力总成悬置系统优化第一章：前言车辆的行驶安全和舒适性是消费者选择汽车的重要考虑因素。

作为车辆重要的组成部分之一，汽车悬架系统的优化对提升车辆的性能水平至关重要。

随着科技不断进步，汽车动力总成悬置系统已经逐渐向电动和混合动力转型，因此，汽车悬架系统的优化也将变得更为重要，迫切需要一种更为科学的优化方法。

本篇论文将基于能量解耦理论，分析汽车动力总成悬置系统的能量分布状况，进行车辆悬架系统的优化设计，以提高车辆的能效和行驶性能。

第二章：能量解耦理论简介能量解耦理论（EDT）是一种基于力学原理的分析方法，主要用于非线性、随机、不确定和多物理场等复杂问题。

能量解耦是将系统的能量分配到各个子系统中，通过分析子系统之间的耦合程度，优化设计系统的整体性能。

能量解耦理论被广泛应用于汽车动力总成、飞行器、船舶、建筑结构等领域，取得了广泛的研究成果。

第三章：汽车动力总成悬置系统的分析汽车动力总成悬置系统主要由底盘、车轮、悬架系统、轮胎等组成。

其中，底盘承载整个车辆的重量，车轮传输发动机与悬挂系统之间的动力，悬架系统能够对车轮进行支撑和减震，轮胎作为车辆与地面唯一的接触面，能够对路面反应力进行传递和吸收。

不同的组成部分之间存在着不同的能量分布情况，能量解耦理论可以对其进行详细分析。

第四章：基于EDT的汽车悬架系统优化设计基于能量解耦理论，可以将汽车悬架系统分为底盘、车轮、悬架系统、轮胎四个子系统，通过建立子系统的能量模型，对每个子系统进行能量分配和能量耦合度分析。

在能量耦合程度较高的部分，需要通过优化设计来提高其整体性能。

比如，在悬架系统中，可以通过改变悬挂弹簧的刚度、减震器的阻尼系数、悬挂高度等来达到优化悬架系统的效果，提高车辆行驶的稳定性和舒适性。

第五章：结论和展望本文基于能量解耦理论，对汽车动力总成悬置系统进行分析，以实现对车辆悬架系统的优化设计。

在实际应用中，还需要对该方法进行优化和完善。

基于能量法解耦的汽车动力总成悬置系统优化

统）的隔振效果不好，阶振动模态存在耦合，各需要对其进行优橡胶件本身性能的制约。这些因素都使得悬置系统前后的弹性化设计。中心难以准确地落在扭矩轴上，故悬置系统经常存在某些振动
动力总成悬置系统应该具备：① 隔振功能；②支承限位功模态的耦合，导致隔振效果的下降，需要进行优化设计…。本文能； ③降噪等功能。在进行悬置系统设计时，通常是将动力总成从能量法解耦的角度出发，利用系统动力学分析软件ＡＡＳＤＭ
阵的（，）素为：ｋＺ元
行改进后，即采用大曲率半径的球冠加筋的方案，最终计算结果２范钦珊．压力容器的应力分析与强度设计．京：北原子能出版杜．
１７．７９９：１８— １６９．
３刘锋，丽娟，学贵．平盏封头结构改进及其强度有限元分析．石李杨
子系统从整车系统中分离出来单独进行分析。传统的解耦途径，都是以悬置系统的中心主惯性轴为坐标系来布置弹性元件，消除惯性耦合；使弹性支承的弹性中心位
于悬置系统的主惯性轴上或重心处，消除弹性耦合。但在实际
★来稿１期：０５—０３２０８—１１
经比较，盖加筋封头的最大挠度为０９ｍ，平．ｍ除个别点外，参考文献
最大Ｖｎ—ｍｓｓｏｌ应力为７ＭＰ，ｅ５ａ较平盖各项理论计算指标均有１许留关，薛绛颖．带加强筋平盖的计算．化工装备技术，０１２（）２０，２２材料超过平盖重量的ｌ３对平盖加筋封头进／。表明，封头的最大挠度０４ｒ最大Ｖｎ—ｒｓｓ４Ｍａ由．９ｍ，ａｏａｅ为３Ｐ，ｉ

某客车动力总成悬置系统振动解耦优化设计

新技术新工艺
２０１４年
第２期
某客车动力总成悬置系统振动解耦优化设计
杜建国
（一汽解放柳州特种汽车有限公司，广西柳州５４５Ｏ０７）
摘要：以当前正在开发的一款新型客车的悬置系统为例，详细描述了解耦优化设计方法在动力总成
从振动学的理论中可以知道，受作用系统的某个
一
其匹配和优化所需的相关参数可以通过相应的测试和计算获得。由试验测得的动力总成悬置系统的质
量及转动惯量参数见表１，通过数模读取的动力总
成悬置系统的弹性中心坐标见表２，动力总成悬置
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｍｏｕｎｔｉｎｇｓｙｓｔｅｍ，ｄｅｃｏｕｐｌｉｎｇｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ，ｃａｒｒｙｉｎｇａｎｄｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔａｎａｌｙｓｉｓ
系统的质心坐标见表３，各悬置件初始设计的主轴
刚度见表４。
率称为共振频率，近似等于机械系统的固有频率。对
于单自由度线性系统，共振频率只有１个，当对该系统做频率扫描激励试验时，其幅频响应图上会出现１个共振峰。对于多自由度线性系统，将会出现多个共
振频率，激励试验时相应出现多个共振峰。对于非线性系统，共振区出现振幅跳跃现象，共振峰发生明显变形，并可能出现超谐波共振和次谐波共振。在客车动力总成悬置系统中，定常振动可能出

基于ADMAS动力总成悬置解耦优设计介绍

• 进行第一轮解耦分析，初步评估分析的结果是否符合 ·
第四节内容
• • • • • • • • 提取上节分析的刚度建立刚度设计变量建立模态目标函数建立振动目标设计优化分析· Lhm ： 240 50 120 RHM： 7 0 240 240 Rm ： 100 280 360
第五节结果数据处理
• 导出结果 • 在excel中提出最好的数据
rx 178 146 182 150 18 50 22 54 130 2 134 162 6 34 494 166 38 366 510 238 206 382 110 490 458 78 362 330 234 91.89 91.818 91.61 91.569 91.475 91.452 91.125 91.06 90.294 89.802 89.701 89.466 89.179 88.99 88.831 88.73 88.247 88.084 87.427 87.287 87.121 87.003 86.94 86.914 86.871 86.749 86.157 86.108 85.008 ry 93.501 92.378 92.327 91.297 93.551 94.503 92.453 93.366 93.507 94.35 92.148 94.456 93.049 95.168 91.434 93.073 93.878 91.783 91.278 95.813 95.214 91.542 95.836 91.972 91.136 95.246 92.2 91.385 95.527 rz 91.711 88.919 89.93 87.131 89.207 91.983 87.434 90.253 87.069 86.85 85.251 89.051 85.057 88.938 86.702 87.192 87.156 86.561 85.82 93.889 91.588 86.493 93.516 88.182 85.548 91.044 88.002 85.274 95.018 x 94.872 93.7 94.024 92.82 93.453 94.61 92.573 93.725 93.771 92.505 92.894 94.631 91.291 92.671 91.414 93.626 90.768 89.146 90.392 94.725 93.331 90.839 93.465 92.12 90.633 92.248 90.426 89.471 95.476 y 88.493 88.201 88.489 88.178 89.196 89.278 89.197 89.258 91.788 91.781 91.766 91.649 91.462 90.762 95.951 91.486 89.741 94.527 93.018 95.967 95.94 94.366 95.502 95.952 95.916 95.885 95.115 95.816 95.968 z 98.477 98.51 98.46 98.507 98.51 98.486 98.5 98.463 98.62 98.622 98.612 98.595 98.608 98.602 99.594 98.574 98.577 99.592 99.579 99.604 99.595 99.577 99.604 99.593 99.59 99.591 99.593 99.589 99.605 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 300 200 200 300 300 200 200 300 200 300 300 200 300 300 200 60 60 60 60 40 40 40 40 60 40 60 60 40 40 60 60 40 40 60 60 60 40 40 60 60 40 40 40 60 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 150 100 100 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 80 60 80 60 60 80 60 80 60 60 60 80 60 80 80 80 80 80 80 80 60 80 80 80 60 60 80 60 80 300 300 300 300 300 300 300 300 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 300 200 200 300 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 300 200 200 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 90 90 120 120 90 90 120 120 90 90 120 90 120 90 120 120 120 120 120 120 120 120 120 90 90 120 90 90 90 230 230 230 230 230 230 230 230 230 230 230 230 230 230 230 230 230 230 230 230 230 230 230 230 230 230 230 230 230 400 400 400 400 400 400 400 400 400 400 400 400 400 400 400 400 400 400 400 400 400 400 400 400 400 400 400 400 400

基于能量解耦法的动力总成悬置系统优化设计

基于能量解耦法的动力总成悬置系统优化设计
３５
文章编号：０６１５（０００－３－３１０ —３５２１）３０５００
基于能量解耦法的动力总成悬置系统优化设计
沈志宏，郭福祥，方德广，梁天也，史文库
（．１南京依维柯汽车有限公司工程部，南京
摘
２０２；．１０８２汽车动态模拟国家重点实验室，长春
１０２）３０５
要：以南汽ＩＥＯ某轻型客车为例，ＶＣ建立动力总成悬置系统的六自由度动力学模型，根据能量解耦法推
导了有关公式，对动力总成悬置参数进行优化设计发动机
（．ＥｇｅｒｇＤｖｉｆａｎＶＣｏｏｏｔ，Ｎｍｉ１０８Ｃｉａ１ｎｉｅｎｉｓｎｏｍｉｇＩＥＯＭｔＣ．Ｌｄａｎ２０２，ｈｎ；ｎｉｉｏＮｒｇ
２ｔｅＫｙＬｂｒｏｙｏｕｏｂｌＤｎｍｃｌｉｕａｏ，Ｃａｇｈｎ１０２，Ｃｉａ．ＳａｅａｏａｒｆｔｔｔＡｍｏｉｙａｉａＳｍｌｉｅｔｎｈｎｃｕ０５ｈｎ）３
ＯｐｉａｓｇｆＰｏｒｒｉｏｔｎｙｔｍｔｍｌＤｅｉｎｏｗｅｔａｎＭｕｎｉｇＳｓｅ
ＢａｅｎｈｅＴｈｏｙｏｅｇｃｕｐｉｇｓｄｏｔｅｒｆＥｎｒｙＤｅｏｌｎ
ＳＨＥＮｉｈｎ，ＧＵＯ — ｉｎ，ＦＡＮＧ — ａｇ，ＬＡＮＧｉｎｙ，ＳｎｋＺｈ — ｏｇＦｕｘａｇＤｅｇｕｎＩＴａ —ｅＨＩＷｅ — ｕ

基于ADMAS动力总成悬置解耦优设计介绍PPT课件

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22 91.125 92.453 87.434 92.573 89.197
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54 91.06 93.366 90.253 93.725 89.258 98.463
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130 90.294 93.507 87.069 93.771 91.788 98.62
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166 88.73 93.073 87.192 93.626 91.486 98.574
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38 88.247 93.878 87.156 90.768 89.741 98.577
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366 88.084 91.783 86.561 89.146 94.527 99.592
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382 87.003 91.542 86.493 90.839 94.366 99.577
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110 86.94 95.836 93.516 93.465 95.502 99.604
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490 86.914 91.972 88.182 92.12 95.952 99.593
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510 87.427 91.278 85.82 90.392 93.018 99.579
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238 87.287 95.813 93.889 94.725 95.967 99.604
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206 87.121 95.214 91.588 93.331 95.94 99.595

动力总成悬置系统频率和解耦率的稳健优化方法

ｓｍｅａｎｅｔｉｏｗｈｔｕｃｒａｎ．ＩｔｒａｎｍｂｒｗｅｅｓｄｏｎｅｖｌｕｅｓｒｕｅｔｄｅｃｂｔｅｎｅｔｉｔｓｆｔｍｏｎｓｉｎｓａｗｅｌｓｈｓｒｅｈｕｃｒａｎｉｏｈｅｉｅｕｔｔｆｅｓｓｆｌａｔｅｆｅｕｅｃｅｎｅｏｐｉｇｒｔｓｆａＰＭＳｉｏｓｄｒｔｎｏｅｎａｙｔｂａｎｔｅａａｉｎｒｎｇｓｆｔｅｍｏｔｒｑｎｉｓａｄｄｃｕｌｎａｉｏｏｎｃｎｉｅａｉｆｂｉｇｅｓｏｏｔｉｈｖｒｔｏａｅｏｈｕｎｏｉｓｉｎｓｔｏｔｋｎｗｉｈｏｂｌｔｉｔｂｔｏｆｔｅｓｉｆｓ．Ａｎｉｔｆｅｓｗｉｈｕｏｎｇｔｅｐｒｂａｉｉｄｓｒｕｉｎｏｈｔｆｆｙｉｎｅｓｍｐｒｖｄｉｔｒａｒｎａｉｎｍｅｈｄｆｒｏａｎｎｏｅｎｅｖｌｔｕｃｔｏｔｏｏｂｔｉｉｇｔｅｖｒａｉｎｒｎｅｆｆｅｕｎｉｓａｄｄｅｏｐｉｇｒｔｏｓｐｅｅｔｄａｄｉｓｃｍｐｔｔｏａｃｕａｙｗａｅｆｅｈａｉｔａｇｓｏｒｑｅｃｅｎｃｕｌｎａｉｓｗａｒｓｎｅｎｔｏｕａｉｎｌａｃｒｃｓｖｒｉｄ．Ｔｏｏｉｉｍｐｒｖｈｅｉｎｒｂｔｅｓｏｒｑｎｉｓａｄｄｃｕｌａｉｓｎｉｔｒａｐｉｚｔｏｔｄｗａｒｓｎｅｏｅｔｅｄｓｇｏｕｓｎｓｆｆｅｕｅｃｅｎｅｏｐｉｒｔｏ，ａｎｅｖｌｏｔｍｉａｉｎｍｅｈｏｓｐｅｅｔｄ．ＴｈｎｇｅｐｅｅｔｄｐｉｚｔｏｍｅｈｏｗａａｌｄｏＰＭＳｏｍａｉｚｎｄｃｕｌｎｒｔｓｒｓｎｅｏｔｍｉａｉｎｔｄｓｐｐｉｔａｅｆｒｘｍｉｉｇｅｏｐｉｇａｉｗｉｆｅｕｅｙｏｓｒｉｔ．ｏｔｒｑｎｃｃｎｔａｎｓｈＯｐｉｚｔｎｒｓｌｓｓｏｔａｈｎｔｒａｐｉｚｔｏａｉｎｆｃｎｌｎｒａｅｔｅｒｂｓｎｓｆｆｅｅｉｓｉｏｌａｄｔｍｉａｉｅｕｔｈｗｈｔｔｅｉｅｖｌｏｔｍｉａｉｎｃｎｓｇｉａｔｉｃｅｓｈｏｕｔｅｓｏｒｑｕｎｃｅｎｒｌｎｏｉｙｐｔｈｄｒｃｉｎ．Ｉｏｔａｔｔｈｔｒｎｓｉｐｉｚｔｏｉｃｉｅｔｏｓｎｃｎｒｓｏｔｅｄｅｅｍｉｉｔｃｏｔｍｉａｉｎ，ｔｏｇｈｃｕｉａｉｓｉｅｉａｎｉｃｉｅｔｏｈｕｈｔｅｄｅｏｐｌｒｔｏｎｖｒｃｌａｄｐｔｈｄｒｃｉｎｓｎｇｔ

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max
Hale Waihona Puke ×100%二、能量解耦法
能量解耦法存在的问题
我们希望动力总成悬置系统在整车坐标系下是完全解耦的，即沿三个移动和三个转动自由度的能量是100%。但这种情况下是否有理论解？
如果上面有解，那么振型矩阵须满足
[φr ]T [M ][φr ] = [E]
如果质量真不是对角阵上式是不成立的。
所以在上式计算中存在问题有时能量会出现很小的负值。
n
∑ [K] = [Ei ]T [Tvi ]T [ki ][Tvi ][Ei ]
i =1
⎡cosα ui
[Tvi
]
=
⎢ ⎢
cosα
vi
⎢⎣cosα wi
cos βui cos βvi cos β wi
cosγ ui ⎤
cos
γ
vi
⎥ ⎥
cosγ wi ⎥⎦
⎡1 0 0 0 zi − yi ⎤
[Ei ] = ⎢⎢0 1 0 − zi 0
ω
2 r
[M
]
{φr
}
=
{0},
r
=
1,L,6
目录
1
悬置系统分析模型
2
扭矩轴及弹性轴理论
3
能量解耦法
4
基于TRA坐标系的解耦计算方法
5
悬置系统的模态匹配原则
6
悬置系统的稳健性分析
二、能量解耦法
空间弹性支撑的刚体仅沿某一自由度振动而和其它自由度解耦时，
其振动能量只集中于该自由度上。现刚体多自由度振动耦合，当悬置系
xi
⎥ ⎥
⎢⎣0 0 1 yi − xi 0 ⎥⎦
⎡kui
⎤
[ki
]
=
⎢ ⎢
k vi
⎥ ⎥
⎢⎣
kwi ⎥⎦
一、悬置系统分析模型
固有频率求解
[M ]{Q&&} + [C]{Q&} + [K ]{Q} = {F (t)}
固有频率： det([K ]− ω 2 [M ]) = 0
( ) 振型向量：[K
]−
同一跟轴振动。通过两根轴线可以很容易解耦。
如果两者不重合悬置系统耦合。
三、扭矩轴及弹性轴理论
ERA（Elastic Roll Axis)与ERA关系当悬置系统解耦时，TRA与ERA重合。
目录
1
悬置系统分析模型
2
扭矩轴及弹性轴理论
3
能量解耦法
4
基于TRA坐标系的解耦计算方法
5
悬置系统的模态匹配原则
的扭矩最小，发动机的扭矩输出是绕着曲轴的，这是会出现什么现象？发动机处于高速运行时，发动机的动态激励很大，悬置的位移很小，
悬置的约束力也很小，这是发动机近似绕着TRA振动。动力总成悬置系统高频下绕TRA振动。 TRA通过质心！
三、扭矩轴及弹性轴理论
TRA（Torque Roll Axis) 计算方法如下：
ERA（Elastic Roll Axis) ERA动力总成悬置系统在扭矩作用下动力总成的旋转中心。在ERA上
动力总成的位移为零。动力总成悬置系统低频下近似绕TRA振动。 ERA与动力总成的惯性数据无关。 ERA由悬置刚度和位置决定。 ERA不一定通过动力总成质心。
三、扭矩轴及弹性轴理论
ERA（Elastic Roll Axis)与ERA关系 ERA与TRA重合有如下特点；悬置系统解耦。降低悬置高频力的传递整个频率范围内悬置系统都绕
[M ]{Q&&} + [C]{Q&} + [K ]{Q} = {F (t)}
一、悬置系统分析模型
质量矩阵
[M ]{Q&&} + [C]{Q&} + [K ]{Q} = {F (t)}
注：动力总成的转动惯量相对于质心位置
一、悬置系统分析模型
刚度矩阵
[M ]{Q&&} + [C]{Q&} + [K ]{Q} = {F (t)}
qTRA = [I ]−1{T}
TRA的方向为惯量2矩阵的逆乘曲轴的方向向量。
三、扭矩轴及弹性轴理论
TRA（Torque Roll Axis)对悬置系统的布置非常重要在悬置布置时要参考TRA，对发动机横置和纵置的悬置系统都至关
重要，通过TRA确定悬置的位置和角度。悬置的布置位置比刚度重要。
三、扭矩轴及弹性轴理论
Ф2
lateral Translation along vehicle y axis Translation along vehicle y axis
Ф3
bounce Translation along vehicle z axis Translation along vehicle z axis
Ф4
roll
Rotation about vehicle x axis
Rotation about TRA
Ф5
pitch
Rotation about vehicle y axis Rotation about axis defined as
Y axis projection of engine y
6
悬置系统的稳健性分析
四、基于TRA坐标系的解耦计算方法
定义TRA坐标系，且TRA坐标系的每个方向都是系统的模态向量
No
Name Vehicle Axis System
Torque Roll axis system
Ф1
For/aft Translation along vehicle x axis Translation along vehicle x axis
二、能量解耦法
能量解耦法存在的问题通过能量解耦法能够计算出悬置系统的耦合状态。
计算得到的能量矩阵的例子：
目录
1
悬置系统分析模型
2
扭矩轴及弹性轴理论
3
能量解耦法
4
基于TRA坐标系的解耦计算方法
5
悬置系统的模态匹配原则
6
悬置系统的稳健性分析
三、扭矩轴及弹性轴理论
TRA（Torque Roll Axis) 发动机的曲轴和主惯性轴线不重合。发动机绕主惯性轴旋转时需要
统作j阶主振动时，其最大动能为：
T ( j) max
=
{φ
j
}T
[
M
]{φ
j
}
ωj
2
2
假定系统的全部动能只分配于这六个广义坐标上。这样在第k个广义坐标上分配到的动能为：
∑ Tk
=
ω
2 j
2
6
(φ j )k mkl (φ j )l
l =1
在第k个广义坐标上的能量分布为：
DIPkj
=
Tk T ( j)
动力总成悬置系统解耦计算方法及模态匹配原则
京博锐志专题培训（三）
目录
1
悬置系统分析模型
2
扭矩轴及弹性轴理论
3
能量解耦法
4
基于TRA坐标系的解耦计算方法
5
悬置系统的模态匹配原则
6
悬置系统的稳健性分析
一、悬置系统分析模型
悬置分析模型动力总成简化为刚体，车身作为地面对待；悬置简化为具有三向刚度的弹簧；将动力总成悬置系统模拟为六自由度刚体系统；

动力总成悬置系统开发李旭东

页数:27
动力总成悬置系统运动包络及工况载荷计算方法

页数:7
动力总成悬置系统设计

页数:2
汽车动力总成悬置系统研究综述

页数:3
动力总成悬置系统的技术发展历程

页数:29
泛亚动力总成悬置系统开发介绍

页数:27
动力总成悬置系统技术发展现状

页数:32
动力总成悬置系统布置设计研究

页数:19
【CN209795147U】一种电动汽车二级隔振动力总成悬置系统【专利】

页数:11
动力总成悬置系统频率和解耦率的稳健优化方法

页数:7