浅析汽车动力总成悬置系统设计

浅析汽车动力总成悬置系统设计

高宇璟

长安大学汽车学院西安710021

摘要:汽车的NVH性能指标历来是产品开发过程中的重要内容。作为汽车重要的振动激励源之一的动力总成，其悬置系统设计的合理性十分重要。动力总成悬置系统的作用不仅是有效地隔离和衰减动力总成向整车其余部件的振动激励，而且也可以有效地隔离和衰减路面激励通过车轮、悬架以及副车架等部件传递到动力总成的振动激励。本文围绕汽车动力总成悬置系统设计展开论述，仅供广大汽车设计人员参考。

关键词：NVH激励源动力总成悬置系统

1悬置系统分类

汽车动力总成悬置系统类型可以进行如下分类：

1)悬置单元材质。依据悬置单元采用材质的不同可以分为橡胶悬置、液阻悬置两大类。当前中低档汽车采用的多为橡胶悬置，豪华型汽车多采用液压悬置。

2)布置方式。按照悬置单元布置方式，可以分为平置式、斜置式、会聚式三类。平置式的特点是结构简单且安装工艺性较好，悬置弹性元件的三向主轴均平行于车辆坐标系；斜置式悬置弹性元件的三向主轴中只有某一向主轴与车辆坐标系平行，其余两向主轴与车辆坐标系有一定的夹角，当前应用的最多；会聚式悬置元件弹性隔震主轴会聚于一点，对布置空间等要求比较高。三种布置方式的悬置系统简图分别如下图1（a平置式、b斜置式、c会聚式）所示。

3)悬置元件的数量。依据悬置元件的数量可以分为三点式（左右后、前后左等）、四点式悬置、五点式悬置、六点式悬置四大类型。主要依据动力总成的种类、质量、布置型式（前置前驱、前置后驱等）等决定。

3能量解耦法

动力总成悬置系统要求空间6自由度方向能量解耦率必须达到一定的要求，通常主要方向要求解耦率不低于90%，其余方向不低于80%。能量解耦法是当前常用的解耦方法之一。

3.1坐标系定义

以动力总成质心为坐标原点，坐标方向与整车坐标方向一致，以此方法建立动力总成坐标系；以悬置元件本身的弹性中心为坐标原点，三个弹性主轴与整车坐标方向存在一定的夹角，以此方法建立弹性元件坐标系。

3.2原理说明

以三点式动力总成悬置系统为例进行说明。对于任意悬置单元，其空间6自由度某一方向的第j阶模态振动时第k个广义坐标的振动能量百分比为

4仿真分析及测试验证

首先构建ADAMS仿真分析模型，输入动力总成技术参数，通常要先做出如下假设：

a)动力总成为惯性矩阵刚体；

b)加载到系统上的力是周期性的简谐力

c）任意悬置单元可以看做具有三向刚度和阻尼的减振器

其次选定目标函数及参变量，并设定约束条件，通常约束条件有以下内容：

a)系统各悬置元件主轴刚度；

b)悬置系统各阶（主要是1阶到6阶）的固有频率，要求大于8Hz，相邻两阶间隔不低于1Hz；

c）能量解耦率：1到6阶，主要方向不低于90%，其余80%；

d）动力总成位移。

进行外力加载时，依据业内比较成熟的二十八工况法对仿真分析模型进行加载，模型调试验证无误后按照ADAMS软件各模块的分析步骤进行操作即可。导出分析结果后进行路试验证，如果试验结果满足设计要求则固化仿真分析结果；如果试验结果不满足试验要求，则调整目标函数、参变量以及约束条件，采用迭代法进行分析得出仿真分析结果，安排道路试验进行检验一直到试验结果符合要求。道路测试的主要内容加速通过噪声测试、定置噪声测试等内容,可以参考GB1495-2002《汽车加速行驶外噪声限值及测量方法》、GB16170-1996《汽车定置噪声标准》、GB/T12678-1990《汽车可靠性行驶试验方法》等。

5总结

汽车动力总成悬置系统的设计业内技术成熟度较高，对于乘用车来说多数采用三点式悬置即可满足要求。总体来说，动力总成悬置系统的设计思路是首先确定动力总成自身的技术参数，包括动力总成的质心、惯性主轴、惯性参数等，其次是再整车数模下进行布置，确定悬置布置型式及悬置弹性中心坐标、动力总成坐标等参数，再次是采用ADAMS分析软件在虚拟环境下进行仿真分析（要点是分析模型建立、解耦方法、工况加载、目标函数及约束条件设定等）、最后是进行试验测试验证并依据试验结果对仿真分析结果进行优化。

参考文献:

1、GB1495《汽车加速行驶外噪声限值及测量方法》，2002.

2、GB16170《汽车定置噪声标准》，1996.

3、GB/T12678《汽车可靠性行驶试验方法》，1990.