乘用车动力总成悬置系统开发.pdf

轻型汽车技术2012(1/2)总269/270
技术织横
乘用车动力总成悬置系统开发
刘纪丙
(上海汽车技术中心(南京))
摘要
本文以SAIC某车型动力总成悬置系统设计开发为例,介绍了乘用车动力总成悬置
系统的开发过程。在已知动力总成相关参数的条件下,对悬置元件的刚度及系统模态能
量分布进行了分析,最终使开发出的悬置元件能够满足整车隔振和模态解藕要求。
关键词:动力总成悬置系统开发过程刚度隔振解藕
前
将振动隔离到最小;而从支承和限位角度来说,考
虑到空间结构的紧凑性和有限性,又希望悬置元件
汽车乘坐舒适性是汽车重要性能评价指标之越硬越好,最好将发动机固定不动。此二者是一个
。汽车的振动、噪声对司机和乘客的健康会造成伤矛盾体,因此在悬置系统设计中悬置元件刚度的选
害,且影响汽车的疲劳强度和使用寿命。发动机是汽取是一个极为重要的问题。
车的主要振源之一,动力总成悬置系统的设计水平
直接影响到发动机的振动传递到车身的隔离效果的
2动力总成悬置的隔振原理
好坏,从而对汽车的乘坐舒适性有很大的影响。
发动机的振动是一个多自由度的复杂振动过
1动力总成悬置系统的功用
程,假设动力装置为一个具有6个自由度的刚体结
构,动力总成悬置系统满足要求的解藕条件时,这
1.1支撑作用
个系统就变成了6个单自由度系统,因此可以分别
动力总成悬置元件是支撑元件,它必须能承受对每个单自由度系统进行隔振分析。如图1所示,
动力总成的重量,使其不至于产生过大的静位移而该系统的单自由度振动方程为
影响工作
m议+c求+kx=f
1.2限位作用
式中:m、c和k分别为质量、阻尼系数和刚度系
发动机在受到各种干扰力(如制动、加速或其数;x为物体位移;f为施加在物体上的激励力。
它动载荷)作用的情况下,悬置元件应能有效的限
制其最大位移,避免发生与相邻零件的碰撞和干涉,
确保发动机能正常工作。
1.3隔振作用
隔振是动力总成悬置系统的主要功能。一方面
它要阻止作为振源的发动机向车架传递振动力;另
方面,悬置系统必须阻止路面不平激励等传给发
动机的振动和冲击。
从隔振角度来说,希望悬置元件越软越好,以期
图1单自由度振动系统
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假设系统为谐和振动,则激励力为
振效果。
由上述分析可见,要解决发动机隔振问题,关键
式中F激励力的幅值
在于激振频率与发动机固有频率的选取。为使系统
为谐振频率
的振动只发生在工作区,而竭力避免落入隔离区,必
假设质量的响应比激励滞后,滞后角为φ,则位须对系统固有特性和激励两个方面进行研究
移响应为:
x=Xel o 9=Xej,=Xey
式中X。响应的幅值
将公式(2)和式(3)代入到式(1)中并比较方
程两边,得:
[(k-mo+jco ]XF
(4
r,54
由上式得,激励力的幅值
F-(1ー入2+j2ξ入
(5
式中入=0一激励频率与系统固有频率的比值
图2不同阻尼系数情况下的幅频响应曲线
一一阻尼比,ま=c
c。临界阻尼系数,c=2mon
3动力总成悬置系统的开发
の一一系统的激励频率
由于发动机是汽车最重要的振源之一,因而设
0,一系统没有阻尼下的固有频率
计一个良好的发动机悬置系统,可降低发动机传往
传递到基础的力为
底盘的激振力,延长汽车零部件的使用寿命,提高
fb=kx+cx=(k+jc oxen
(6)汽车的乘坐舒适性能。下文将以SAC某车型为例
其幅值为:F(Wjの=(1+2Eれ)X(7
介绍动力总成悬置系统的开发过程。
传递到基础上的力的幅值与激励力的幅值之比
3.1动力总成悬置系统布置型式
的绝对值称为传递率,将式(7)和式(5)的幅值相
SAC某车型悬置采用三点布置型式,分别为发
比并取绝对值,便得传递率
动机悬置、变速箱悬置和抗扭拉杆,如图3所示。
3.2动力总成悬置系统计算
1+j2ま入
T
(8)
(l-A)+j2ξA
动力总成悬置设计最终需要确定悬置元件三
(l-A-)2+(2A
式(8)表示响应对激励的放大倍数,它只取決个方向的静刚度和主工作方向的动刚度,以满足整
于频率比入和阻尼比き。根据式(8)以A为横坐
车隔振和NVH要求,同时悬置元件(橡胶和支架)
标,T为纵坐标,可以作出不同阻尼系数情况下的
要满足疲劳特性的要求。因此,悬置系统的计算就
幅频响应曲线,即传递率曲线,如图2所示。
显得至关重要,为悬置元件的开发提供了必要的数
据支持。
对此图进行分析整理,可得出如下结论:
分总成
1)A≈1为共振点。该点对阻尼十分敏感,小的
阻尼会使系统产生过大的振幅,具有极大的破坏性。
动机悬量
变連籍量
2)0.75<入左织
1,即经隔振器传递后的响应幅值反而比激振幅值还
大,所以是应避免的区域。也就是说应尽量使激振频
率与固有频率分离开。
3)A>V2为工作区,此时无论阻尼大小,随
拉杆
着频率比增加,传递率逐渐趋于零,即我们要求的隔
图3SAIC某车型悬置布置型式