悬置系统设计方法 - 奇瑞
悬置系统设计方法
整车技术部：傅春宏
2011-03-19
目录
一.概述
二.悬置分类
三.悬置工作原理
四.悬置布置种类
汽车悬置系统设计指南
悬置系统设计指南 编制： 审核： 批准： 发动机工程研究二院 动力总成开发部
主题与适用范围 1、主题 本指南介绍了动力总成悬置系统开发的基本知识和基本过程，以及所涉及到的基本流程文件核技术文件。 2、适用范围 本指南适用于奇瑞所有装汽油或柴油发动机的M1类车动力总成悬置系统的设计。
目录 一、悬置系统中的基本概念 (4) 1.1 悬置系统设计时的基本概念 (4) 1.2动力总成振动激励简介 (6) 二、悬置系统的作用 (8) 2.1 悬置系统的设计意义及目标简介 (8) 2.2 动力总成悬置系统对整车NVH性能的影响 (8) 三、悬置系统的概念设计 (10) 3.1 悬置系统的布置方式选择 (10) 3.2 悬置点的数目及其位置选择 (11) 3.3 悬置系统设计的频率参数 (13) 四、悬置系统相关设计参数 (14) 4.1动力总成参数 (14) 4.2 制约条件 (15) 五、悬置系统设计过程中的相关技术文件 (16) 5.1 悬置系统VTS (16) 5.2 悬置系统DFMEA (17) 5.3 悬置系统DVP&R (17) 5.4 其它技术及流程文件 (17)
一、悬置系统中的基本概念 1.1 悬置系统设计时的基本概念 1：整车坐标系：原点在车身前方，正X方向从前到后，正Y方向指向右侧（从驾驶员到副驾驶），正Z方向朝上如图（1-1）。 （图1-1）整车坐标系 2：发动机坐标系：原点在曲轴中心线与发动机和变速箱结合面的交点处；正X方向从变速箱到发动机，沿着曲轴中心线，正Y方向指向右侧如果沿着正X方向看，正Z方向朝下如图（1-2）。 （图1-2）发动机坐标系 3：主惯性矩坐标系：原点在动力总成的质心位置，正X方向从变速箱到发动机，沿着最小主惯性矩轴线，正Y方向通常沿着最大主惯性矩轴线，正Z方向朝下并且沿着中等主惯性矩轴线如图（1-3）。
发动机悬置系统安装调整规范
ISC Q/KLQ 金龙联合汽车工业（苏州）有限公司企业标准 Q/KLQ10-01-2008 发动机悬置系统安装调整规范 编制 审核 标准 批准 2008-12-7发布 2009-01-01实施 金龙联合汽车工业（苏州）有限公司发布
Q/KLQ10-01-2008 前言 本标准主要为金龙联合汽车工业（苏州）有限公司发动机悬置系统装配方面的标准，主要规定了悬置系统装配方法，要求及装配误差，为技术中心标准文件。本标准由金龙联合汽车工业（苏州）有限公司提出。 本标准由金龙联合汽车工业（苏州）有限公司归口。 本标准由金龙联合汽车工业（苏州）有限公司技术中心负责起草。 本标准主要起草人：许建平。 本标准首次发布。
1、范围 本标准适用于金龙联合汽车工业（苏州）有限公司发动机悬置系统装配，主要规定了发动机悬置系统的支架装配，发动机吊装时的装配方法、装配要求、装配误差。主要适用于制五部。 2、规范性引用文件 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。 QC/T518-2007 汽车用螺纹紧固件紧固扭矩 3、悬置软垫的布置形式 （1）平置式 平置式软垫呈水平布置，结构简单、装配方 便、尺寸精度要求低。平置式软垫一般有三 种： 一种是桶形（10A12-01050），中心镶有套 管、由上下两段直径不同的橡胶体组成。这 类软垫使用比较普遍，有较好的定位和隔离 冲击振动的功能，但不承担剪切方向的变形。 一种是方块形（10T01-01015），橡胶体上下 表面分别与上下金属骨架（板）硫化粘接成 一体，依靠金属骨架与发动机上的支架和车 架紧固连接，因此形成上下“绝缘式”支承。 它可承担压缩和剪切两个方向上的变形，隔 离扭转振动的功能较强，但水平方向的自由 度较大、横向稳定性差，故软垫的金属骨架 上应设有限位面。
悬置设计指南
1 发动机悬置系统的设计指南
1.1 悬置系统的设计意义及目标简介 现代汽车发动机无一不是采用弹性支承安装的，这在汽车行业称之为“悬置”，在力学及振动工程中则是个隔振问题。如果不用中间弹性元件而直接将发动机刚性地固紧在汽车车架（底盘）上，则当汽车在不平坦的路面上行驶时将导致机身由于车架的变形、冲击而损坏；而当汽车在平坦光滑的路面上行使时来自发动机的振动将导致车架、车身产生令人厌恶的结构噪声。此外弹性悬置还能补偿在发动机安装及运动过程中由车架变形导致的相对位置的不精确。 由此可知，悬置系统的设计目标值： 1) 能在所有工况下承受动、静载荷，并使发动机总成在所有方向上的位移处于可接受的范围内，不与底盘上的其它零部件发生干涉； 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) 能充分地隔离由于地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弯矩不超过发动机厂家的允许值。
1.2 悬置系统的布置方式选择 每个隔振器（悬置系统）不论其结构形状如何都可以看作由三个相互垂直的弹簧组成，按照这三个弹簧的刚度轴线和参考坐标轴线间的相对位置关系，悬置系统弹性支承的布置可以有常见的三种不同方式： 1) 平置式。这是常用的、传统的布置方式，其特征是布局简单、安装容易。在这种布置方式中，每个弹性支承的三个相互垂直的刚度轴各自对应地平行于所选取的参考坐标轴。 2) 斜置式。这是一种目前汽车发动机中用得最多的布置方式。在这种布置方式中，每个弹性支承的三个相互垂直的刚度轴相对于参考坐标轴的布置是：除一个轴平行于参考坐标外，其他两个轴分别与参考坐标轴有一夹角。一般斜置式的弹性支承都是成对地对称布置于垂向纵剖面的两侧，但每对之间的夹角可以不同，坐标位置也可任意。这种布置方式的最大优点是：它既有较强的横向刚度，又有足够的横摇柔度，因此特别适用于象汽车发动机这样既要求有较大的横向稳定性，又要求有较低的横摇固有频率以隔离由不均匀扭矩引起的横摇振动。此外，它还可以通过斜置角度、布置位置以及隔振器两个方向上的刚度比等适当配合来达到横向——横摇解耦的目的，这是平置式较难做到的。 3) 会聚式。这种布置方式的特点是弹性支承的所有隔振器的主要刚度轴均会聚相交于同一点。除了有良好的稳定性外它最大的优点是可以通过调节倾斜角度和布置坐标的关系来获得六种完全独立的
发动机悬置设计
发动机悬置设计 5.1 概述 汽车的乘坐舒适性——NVH（Noise-噪声、Vibration-振动和 Harshness-声振舒适性）越来越受到人们的重视和关注，因为噪声、振动和舒适性，是衡量汽车制造质量的一个 综合问题，它给汽车用户的感觉是最直接和最表面的。作为汽车动力源的发动机是汽车 主要的振动激励源之一，其气缸燃气压力、转速及输出转矩的周期性波动及不平衡惯性 力（矩）既激起发动机动力总成本身的刚体振动和弹性振动，又激起汽车动力传动的扭 转振动和弯曲振动等，从而导致十分严重的振动、噪声及结构问题，最终传递给车身， 引起整车振动与噪声。 汽车动力总成悬置系统是指动力总成（包括发动机、离合器及变速箱等）与车架或 车身之间通过弹性悬置元件连接而成的系统，发动机动力总成的振动与路面激励力是通 过弹性悬置元件传给车身，该项系统性能设计的好坏直接关系到发动机振动向车体的传递，影响整车的 NVH 特性。因此，最大限度的减小发动机动力总成所产生的振动及噪声 向车身传递，是汽车减振和降噪的主要研究内容之一。 5.2、悬置系统功能介绍 5.2.1 悬置总成的功用 a)悬置系统的首要作用即最基本的作用是支承动力总成的动、静载荷，并使发动机 动力总成在所有方向上的位移处于可接受的范围内，不与前舱内其它零部件发生干涉； b)隔离发动机动力总成的振动，最大限度地降低从发动机动力总成传递到车身/车架 上的振动，能有效的降低振动及噪音； c)在汽车做紧急制动、加速或受其它外界负荷的作用下时，发动机不应有过大的位移； d)隔离由于轮胎及车身的抖动而产生的振动和噪音通过悬置系统而传向发动机动力 总成，降低振动及噪音； e)悬置系统元件需有足够的使用寿命。 5.3 动力总成悬置系统设计方法 5.3.1 设计需解决的问题 a)主要起支撑减振的作用，因而，悬置必须要能够支撑起动力总成，并且保证其三
动力总成悬置系统运动包络及工况载荷计算方法
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 powertrain mount system Lv 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。从悬置元件的刚度曲线来看，一般可以分为线性段和非线性段。其中，线性段可以看作悬置元件减振功能的体现。悬置系统设计工程师在设计悬置刚度线性段时，需要用悬置元件动刚度对动力总成的模态及解耦率进行计算。当动力总成的模态及解耦率满足要求时，悬置动刚度就确定了。而动刚度和静刚度成一定的比例关系(一般动刚度为静刚度的1．3~1．5倍)，这样即可确定悬置元件线性段的刚度。刚度曲线的拐点则是动力总成的限位点，限位要求通常是主机厂提供的。如主机厂要求在三挡80％油门开度下动力总成需要良好的解耦，即要求动力总成各悬置点的位移量均在线性段内，供应商根据这个要求即可设计刚度曲线的拐点。在拐点之后，悬置刚度曲线可以看作是大刚度的线性段。这个大刚度的设计，则要满足主机厂对动力总成总体位移的设计目标值。因此，整个非线性段是为了实现悬置系统的限位功能。 [2]本文通过Adams／View软件建立动力总成模型及考虑了悬置在其三个弹性主轴方向力——位移特性的非线性关系，设计了悬置非线性刚度曲线，对某车型的动力总成进行28种工况的模拟计算，对动力总成悬置系统运动包络进行了校核并获得了28工况下各悬置点的工况载荷，为悬置支架、车身结构甚至变速器壳体强度校核都提供了输入条件。 1 工况计算前期准备 1.1 坐标系定义 一般我们在发动机大总成测试时，获得的质心坐标是在发动机坐标系下的坐标，转动惯量则是在质心坐标系下的转动惯量。因此在此先介绍一下坐标系的定义问题。 1.1.1 发动机坐标系 OeXeYeZe 以曲轴中心线与发动机后端面(RFB)的交点为坐标原点Oe; Xe轴平行于曲轴中心线,指向发动机前端; Ze轴平行与气缸线,指向缸盖; Ye根据右手定则确定,应与气缸中心线所在的中心面垂直,指向发动机左侧(从变速箱端向皮带轮端看).
发动机悬置设计
整车技术部设计指南73 发动机悬置设计 5.1 概述 汽车的乘坐舒适性——NVH（Noise-噪声、Vibration-振动和 Harshness-声振舒适性）越来越受到人们的重视和关注，因为噪声、振动和舒适性，是衡量汽车制造质量的一个 综合问题，它给汽车用户的感觉是最直接和最表面的。作为汽车动力源的发动机是汽车 主要的振动激励源之一，其气缸燃气压力、转速及输出转矩的周期性波动及不平衡惯性 力（矩）既激起发动机动力总成本身的刚体振动和弹性振动，又激起汽车动力传动的扭 转振动和弯曲振动等，从而导致十分严重的振动、噪声及结构问题，最终传递给车身， 引起整车振动与噪声。 汽车动力总成悬置系统是指动力总成（包括发动机、离合器及变速箱等）与车架或 车身之间通过弹性悬置元件连接而成的系统，发动机动力总成的振动与路面激励力是通 过弹性悬置元件传给车身，该项系统性能设计的好坏直接关系到发动机振动向车体的传 递，影响整车的 NVH 特性。因此，最大限度的减小发动机动力总成所产生的振动及噪声 向车身传递，是汽车减振和降噪的主要研究内容之一。 5.2、悬置系统功能介绍 5.2.1 悬置总成的功用 a)悬置系统的首要作用即最基本的作用是支承动力总成的动、静载荷，并使发动机 动力总成在所有方向上的位移处于可接受的范围内，不与前舱内其它零部件发生干涉； b)隔离发动机动力总成的振动，最大限度地降低从发动机动力总成传递到车身/车架 上的振动，能有效的降低振动及噪音； c)在汽车做紧急制动、加速或受其它外界负荷的作用下时，发动机不应有过大的位 移； d)隔离由于轮胎及车身的抖动而产生的振动和噪音通过悬置系统而传向发动机动力 总成，降低振动及噪音； e)悬置系统元件需有足够的使用寿命。 5.3 动力总成悬置系统设计方法 5.3.1 设计需解决的问题 a)主要起支撑减振的作用，因而，悬置必须要能够支撑起动力总成，并且保证其三
某轻卡发动机悬置系统的设计
摘要 发动机动力总成悬置系统是发动机应用工程重要部分，它的好坏直接影响着汽车的NVH性能，进而影响该车的市场份额。本论文主要阐述了动力总成悬置系统设计的基本理论，对悬置系统的各项参数的收集作了简单介绍，并利用MATLAB完成了悬置系统的初步设计计算，得到悬置系统的6阶固有频率在6个自由度方向的解耦率未达到要求，悬置系统需要进行参数优化。在本论文动力总成悬置系统优化设计中，其优化设计目标是6个自由度方向的解耦率达到一定水平，设计变量是前后悬置三个方向的刚度值，约束条件是6个固有频率的范围，优化得到的结果在固有频率分配和解耦率方面都有了明显的改善。最后对悬置系统其中的一个托架基于hypermesh软件进行了三种工况下的强度校核和约束模态第一阶频率的校核，校核结果均满足设计要求。 关键词：悬置系统；设计计算；MATLAB；优化；托架；CAE
Abstract The engine mounting system is an important part of the engine application engineering, which directly affects the NVH performance of the vehicle and the market share of the vehicle. This paper mainly expounds the powertrain mounting system design of the basic theory, and briefly introduced collection of suspension system parameters. Then it has completed the preliminary design of the suspension system by using the MATLAB, the result is that six order natural frequency of the mounting system and each order modal in the rirection of six degree of decoupling ratedoes not meet the requirements and the mounting system parameters need to be optimized. In the power assembly mounting system optimization design, the design goal of this paper is the six degree of freedom decoupling rate reached a certain level, the design variables are three direction stiffness values of front and rear suspension and constraint conditions is six order natural frequency constraints.The optimized results in frequency assignment and the decoupling rate are significantly improved. Finally, the intensity in three cases and the first order frequency of a bracket of the suspension system is checked based on Hypermesh. The checked results meet the design requirements. Keywords:mounting system; Design calculation; MATLAB; optimization; bracket; CAE
动力总成悬置系统设计
动力总成悬置系统设计 发表时间：2017-08-18T11:23:56.023Z 来源：《基层建设》2017年第12期作者：郝永生蔡志坤杨林[导读] 摘要：悬置系统作为车辆的主要隔振元件，对车辆的NVH性能尤为重要。 长城汽车股份有限公司技术中心河北保定 071000 摘要：悬置系统作为车辆的主要隔振元件，对车辆的NVH性能尤为重要，本文主要介绍了悬置系统在设计过程中采用的方法，以及在设计过程中常遇到的问题，并通过设计仿真及实际验证相结合，最终实现了车辆悬置系统良好的NVH性能。 关键词：动力总成；悬置系统；解耦；匹配 引言 随着汽车工业的发展，汽车产业的竞争进入了白热化的阶段，以往单独追求动力性、经济性的产品已经不能满足客户的需求，尤其近些年来，车辆的舒适性（NVH性能），成为了当前消费者越来越关注的目标，动力总成悬置，作为车辆的重要减震元件，在整车的NVH性能评价指标中，占据着非常重要的地位，在发动机日益小型化的基础上，高功率、高扭矩的实现，进一步恶化了发动机的振动水平，因此需要动力总成悬置与之进行很好的匹配，以此来提升车辆的舒适性能。 1概述： 1.1动总成悬置 汽车动力总成悬置是安装在动力总成与车架（或者车身）之间的弹性减振系统，由悬置元件，连接支架、动力总成组成。 1.2动力总成悬置的功能 汽车动力总成在工作状态下所受的力主要有静（力矩）、瞬态和周期性激振力（力矩），动力总成悬置系统的设计一般要满足以下几方面的要求； 1）支撑作用：保证动力总成姿态，需要合理分配各悬置的受力载荷，尽可能保持平均； 2）限位作用：动力总成进行动力输出时，会受到来自地面的反作用力，以及不同路面（颠簸、坑洼）的激振力，造成动力总成摇摆晃动，因此需要限制动力总成的位移，这就是限位； 3）隔振性能：分为两方面：一方面是动力总成传向车身等部件的激励/振动（主动隔振），另一方面是路面激励传给动力总成的振动（被动隔振）；因此悬置系统必须具备主动隔振和被动隔振的双重作用； 右图，m代表动力总成质量，K代表悬置刚度，C 代表悬置阻尼，F代表发动机激振力，Fiso代表隔振力，X代表动力总成位移，Xf代表路面输入 图一 1）布置方式整体分为三点布置方式和四点布置方式，多数采用三点，部分日系车型采用四点，均为扭矩轴布置，（图一为常用布置方式：扭矩轴三点布置-拉杆式） 2）布置要求： ①左右悬置尽可能与扭矩轴重合，出现角度时，要求小于2°且左右应当放置在扭矩轴两侧。 ②悬置支架与动力总成距离小，保证模态，应该在500Hz以上，部分车型在700-800Hz； ③悬置安装点放置在发动机或车身（车架）节点位置。 2.2悬置系统解耦计算，
悬置设计流程
动力总成悬置系统设计流程；5.1悬置系统的设计输入：；一般需要输入以下参数：动力总成的激振源，动力总成；5.2悬置系统的主要设计参数：；悬置位置及数量的选择，悬置安装位置角度的选择，静；5.2.1悬置位置及数量；根据动力总成的长度、质量、用途、安装方式和机舱空；三点式悬置与车架的顺从性最好，因为三点决定一个平；四点式悬置的稳定性好、能克服较大的转矩反作用力， 动力总成悬置系统设计流程 5.1 悬置系统的设计输入： 一般需要输入以下参数：动力总成的激振源，动力总成的惯性参数，隔振性能的要求，频率的匹配，模态的解耦，动力总成的位移控制，动力总成和整车的匹配，悬置元件的设计约束，发动机舱空间等。 5.2 悬置系统的主要设计参数： 悬置位置及数量的选择，悬置安装位置角度的选择，静刚度曲线的确定，动刚度的确定，阻尼参数的确定等。 5.2.1悬置位置及数量 根据动力总成的长度、质量、用途、安装方式和机舱空间等决定。悬置系统可以有3、4、5点悬置，一般在汽车上采用三点及四点悬置系统。因为在振动比较大时，如果悬置点的数目增多，当车架变形时，有的悬置点会发生错位，使发动机或悬置支架受力过大而造成损坏。 三点式悬置与车架的顺从性最好，因为三点决定一个平面，不受车架变形的影响，而且固有频率低，抗扭转振动的效果好。
四点式悬置的稳定性好、能克服较大的转矩反作用力，不过扭转刚度较大，不利于隔离低频振动。 较常见的三点及四点悬置布置形式如下图： 三点悬置布置示意图四点悬置布置示意图 5.2.2悬置安装位置角度的选择 在传统的纵置式发动机中，V 型布置是经常采用的方式, 一般倾斜角度θ：40～45, V型布置的悬置系统的弹性中心较低，在设计中通过倾角及位置的调整容易使其弹性中心落在或接近动力总成的主惯性型轴上。 对于横置动力总成而言，一般采用的是左右悬置支撑动力总成，另配置下拉杆悬置或前后抗扭悬置来承担扭矩载荷，此类布局的优势是从功能配置上来说就区分了承载悬置和抗扭悬置，易于实现悬置系统的刚体模态解耦。 5.2.3悬置的静动刚度确定 受几何空间布置的影响，要想达到悬置系统的解藕，另外一个重要的可调参数即悬置本身的静动刚度。通过调整悬置的刚度及几何位置，使悬置系统的弹性中心与动力总成的质心重合，则振动将大为简化。 理论上，如果使发动机悬置系统的弹性中心同发动机总成的质心重合，就可获得所有六个自由度上oo 的振动解隅。实际上完全解耦在悬置设计中是难以实现的，因为发动机的主要激振力只有垂直和扭转两种，而悬置设计中存在较多的约束。因此只要在几个主要方向上获得近似解耦就行了。
发动机悬置的结构、作用、设计要求
发动机悬置的结构、作用、设计要求 1. 概述： 随着当前底盘、发动机技术的日臻完善， 车辆的振动、噪声的控制转而成为各个整车厂 在研发上的重中之重。 据统计分析在一个车辆系统的上万个零部件中， 对振动起关键作用的 大概有二百个。 它们又分别在整车的振动系统中起不同的作用。 这里仅对发动机产生的振动经由发动机 悬置到车身的振动系统的结构、作用、设计要求给出一定程度的阐述和说明。 内部噪声 Innenraum 车什 ?* Karosserie Fall rb^hn —Abgasaufhangung Aggregatl^ger Antrebswellen —V/H-Achse 二百个零部件 行腔功力学 女全世 H 丸轩适件 足性 何部塩再 NVH 舒适性 '、：川 衣城振瞬上的丽振会 F 驴Hu 训了EinlcgBF v~| 3丸3合冷门I 合§0
基于汽车振动学的相应设计优化，应最大可能的避免整车主要部件在各种工况下的振动耦合。悬置的作用概括来说就是对发动机振动和路面激励的隔离和吸收，减少乘客舱中人所受 的影响，降低其他零部件因为过多振动产生的疲劳破坏。 2. 悬置系统的结构 布置概念： 前轮驱动一一较低排量, 后轮驱动一一较大排量。 Fahrtrichtung 存驶方向
动力总成纵置，如海狮、阁瑞斯。 3 Punkt Lagerung bei Stanclardantrieb 一点式戻动机悬笛 动力总成横置，如尊驰、骏捷等。 3-Punkt 4-Punkt 四点式 4G63 4G64 4G93 I 〉4G18等动力总成 P ED d^lstutze 摆动式 中华1.8T 宝来等车的动力 总成。 Aggregatlagerungen bei Querantrieb IT旨发动UL悬旨 结构概念： 橡胶悬置 悬置结构为橡胶+金属支架，在低频、大振幅的动刚度和滞后角变化小。在高频、小振幅激励下的动刚度和滞后角变化不大，容易产生动态硬化现象，常用于发动机前后悬置，阻止发动机过渡扭转。 液力悬置
红岩金刚车全浮式驾驶室悬置设计分析
北京汽车 图3 驾驶室前悬置装配位置 文章编号：1002-4581（2010）04-0012-05 红岩金刚车全浮式驾驶室悬置设计分析 张 兰1，曾佳2 Zhang Lan 1，Zeng Jia 2 （1.重庆交通大学，重庆400074；2.上汽依维柯红岩商用车有限公司，重庆401122） 摘 要： 针对红岩金刚车全浮式驾驶室悬置系统的损坏和隔振差情况，对该车型进行道路试验，测试驾驶室的平顺性，并分析驾驶室悬置的隔振性能，最后通过对悬置的力学计算分析提出整改方案，建立三维模型进行装配可行性分析，并最终在整车上试装成功。此测试、分析、计算方法可供重型车驾驶室悬置工程师参考。 关键词：驾驶室悬置；平顺性；隔振；计算分析 中图分类号：U463.83:U469.2 文献标识码：A 引 言 汽车平顺性的问题日益受到重视，驾驶室乘坐舒适性是汽车的一个重要性能指标。其中，载货汽车驾驶室悬置系统的结构和参数是决定乘坐舒适性的主要因素。目前，国内外对驾驶室悬置的研究主要集中在以下3个方面：驾驶室的安全性、驾驶室的疲劳可靠性、驾驶室的振动与噪声问题。 车辆在路面上行驶时，乘客振动舒适性主要受以下两方面因素的影响：一方面由发动机传动系统的振动引起，其振动频率较高，对人体舒适性影响较小；另一方面由于路面的不平整等因素引起的振动，其频率大多集中在l ~20Hz 。上述两种激励最终均是通过驾驶室地板传递至人体。 而驾驶室悬置是振动传递到驾驶室内人体上的主要路径，所以驾驶室悬置的结构和相关参数的设计对驾驶室的舒适性起着至关重要的作用。 1 驾驶室悬置隔振性能测试 1.1 测试说明 （1）试验是在上汽依维柯红岩商用车有限公 司江北厂区外面的试车公路进行的，测量了30km/h 、40km/h 、50km/h 、60km/h 车速下的振动； （2）测试车速以汽车车速表为准，尽量保持匀速，但是试验路段干扰较大，车速一致性不是很好； （3）测量了驾驶室前后悬置左侧上下连接处 图1 红岩金刚车驾驶室后悬 图2 红岩金刚车
动力总成悬置系统布置设计研究
动力总成悬置系统布置设计研究 1 影响悬置系统布置设计的因素 1.1 发动机汽缸数的影响 不同缸数的发动机对动力总成的振动激励型式和激励频率不同。对于四缸四冲程发动机，在低频区的激振成分主要是第二阶不平衡往复惯性力;对于六缸四冲程发动机，其激振成分主要是第三、六阶转矩谐量。根据隔振理论，动力总成刚体振动模态频率应比主要激振频率的0.707倍要小。考虑怠速隔振的情况，当发动机的怠速转速相同时，四缸发动机动力总成的刚体振动临界频率上限需低于六缸机。对于四缸机，应特别注意其二阶不平衡往复惯性力。 1.2 发动机布置方式的影响 FF(发动机前置前轮驱动)式汽车的发动机可以横置或纵置，而横置发动机和纵置发动机的倾覆力矩对车身的低阶弯曲、扭转振动模态的相互耦合、匹配关系也完全不同。虽然动力总成的转动惯量几一般比几要大得多(3一倍左右)，但动力总成的俯仰振动模态频率一般低于侧倾振动模态频率，动力总成的俯仰振动幅值往往小于侧倾振动幅值。 在发动机怠速工况下，动力总成的侧倾振动较大，为了避免动力总成的振动引起车身的低阶弯曲、扭转模态共振，在动力总成悬置系统设计过程中需要合理匹配车身弯曲或扭转振动模态与动力总成刚体侧倾振动模态的频率，同时对动力总成悬置安装点与车身固有振型节线的相对位置关系进行合理匹配。例如，对于横置式发动机，动力总成的前后悬置不宜跨置于车身弯曲振型节线的两侧。 1.3 动力传动系统型式的影响 对于发动机前置—前轮驱动的FF式汽车动力传动系，其动力总成还包括驱动桥主减速器，使得作用在动力总成上的驱动反力矩比FR式汽车大大增加，就要求
提高悬置的静刚度。同时，FF式汽车动力总成与FR式相比，其扭矩轴与曲轴的夹角明显增大，当其悬置系统采用V型布置方案时，往往由于布置空间和布置位置的限制，难以使得悬置组在布置达到使悬置组的弹性中心落在扭矩轴上的目标。因此，有必要在整车总布置初期预留必要的空间。 1.4 整车隔振性能要求对动力总成悬置系统设计的影响 为了抑制路面激起的整车振动，可适当配置动力总成悬置系统的垂向振动模态频率，使其起到控制整车振动的动力吸振器的作用，由动力总成吸收经过悬架传递上来的振动，从而减小车身的振动。这往往要求动力总成悬置系统有较高的垂向刚度。 2 不同动力总成型式下的悬置布置设计 2.1 前置后驱式（FR式）汽车 前置后驱式（FR）汽车经常采用对称布置的三点或四点式悬置系统，二者隔振原理基本相同。 在FR式汽车动力总成悬置系统中，多在动力总成质心的左右各有一悬置，在变速器后部选用一点或两点悬置，组成三点或四点式悬置系统。 动力总成质心附近的悬置支承了动力总成质量的60％—80％，起主要隔振作用，被称作主悬置。 而变速器后部悬置的垂直方向刚度较低，主要起限制动力总成振幅的作用，防止其产生俯仰运动，被称作止动式悬置。 动力总成有六个刚体模态，在耦合振动系统中的某一模态受到激发的同时，其它模态振动也受到激发，不利于控制系统的振动。理想的解耦式振动系统中，悬置系统的弹性中心与动力总成的质心重合，这样六个刚体模态完全解耦。但由于动力总成在汽车上的安装空间受到限制，无法实现完全解耦。 Adam Opel汽车动力总成采用的三点式悬置系统中，在发动机前部的两侧各有一个与垂直方向倾斜一定角度的解耦式主悬置，在变速器后部有一止动式悬置，如图2-1所示。考虑到动力总成中扭矩波动、往复惯性力引起的扭振和垂直
发动机-悬置参数设计要求
发动机－悬置参数设计要求 根据人体生理学的研究，人体对振动最敏感的频率范围为4～8Hz，车辆的振动特性要保证人的乘坐舒适性，就要避开4～8Hz时的振动。在车辆设计中，车身－悬挂系统的设计频率一般在1.9～3Hz，簧下质量的振动频率即轴头跳动频率一般在11～15Hz左右，发动机－悬置系统作为一个振动子系统，它其中的悬置是连接发动机和车身的唯一部件，它不但要支承发动机的重量，而且还起到在发动机和车身之间隔振的作用。悬置的刚度太大，就起不到有效的隔振作用，太软又会降低其使用寿命。根据隔振原理，发动机－悬置系统振动的频率要大于车身－悬挂频率的1.4倍，才能起隔振作用。最理想的是2倍以上。(最大不大于2.5倍) ，因此发动机－悬置系统振动的最低频率要保证不小于3×2＝6Hz，其次，发动机动力总成作为整车动力减振器，其垂向振动频率应为轴头跳动频率的0.8～0.9倍，换成频率就是12～13.5Hz，另外，发动机怠速时的转速约为750～800转∕分，对应激励频率为28Hz(四缸机)，它要大于发动机动力总成绕曲轴轴线转动频率的2倍，即28∕2＝14Hz。所以，发动机－悬置系统的设计频率就是6～14Hz。在这个范围内，频率设计区间越小越好。 根据这个设计原理，如果把发动机－悬置系统的频率固定在6～14Hz的话，就要求车架的最低阶频率(一般即为扭转频率)要保证在大于3Hz和小于6Hz之间。或者大于15Hz以上。这要根据车辆设计具体的要求而定。没有统一的模式；但如果发动机悬置的参数达到合理设计(如刚度、布置角度，安装位置等)，能够使发动机动力总成－悬置系统的振动频率在6～14Hz内区间更缩小的话，如8～12Hz，那么对车架的频率要求就会宽松一些。因此，这是一个系统参数优化与合理匹配的问题。在汽车研究领域，国内还没有成熟的经验和有用的参考数据，还需作长期、大量的工作来解决。
汽车动力总成悬置系统位移控制设计计算方法_上官文斌
2006年(第28卷)第8期 汽 车 工 程A uto m otive Eng i neer i ng 2006(V o.l 28)N o .8 2006165 汽车动力总成悬置系统位移控制设计计算方法 * *广东省自然科学基金博士启动项目(04300111)和宁波拓普集团2005年度研发基金资助。 原稿收到日期为2005年9月15日,修改稿收到日期为2005年11月4日。 上官文斌1,3 ,徐 驰1 ,黄振磊1 ,李 岐2 ,李 涛 2 (11宁波拓普减震系统有限公司,宁波 315800; 21泛亚汽车技术中心有限公司,上海 201201; 31华南理工大学汽车工程学院,广州 510641) [摘要] 论述了动力总成位移控制设计的一般原理。以一轿车动力总成4点悬置系统为例,针对汽车的一特殊行驶工况,对动力总成的质心位移、悬置位移和支承点反力进行了计算。文中论述的动力总成位移控制的设计思想和计算方法对汽车动力总成的设计具有指导意义。 关键词:汽车动力总成悬置系统,力位移非线性关系,位移控制 D esi gn ofM oti on Control f or A uto m oti ve Po w ertrai n M ounti ng Syste m s Shangguan W enbin 1,3 ,X u Chi 1 ,Huang Zhenlei 1 ,L iQ i 2 &Li Tao 2 11N i ngbo Tuopu Vibra tion Isol a tion C o .L t d.,N i ng bo 315800; 21P an Asi a T ec hn i ca lAu t omotive Cen t er Co.,L t d.,S hangha i 201201; 31C olle ge of Au to m oti ve Eng i n ee ring,Sou t h Ch i na Universit y of Tec hn ology,Guang zhou 510641 [Abstrac t ] The general pri n ciple for the desi g n o fm otion contro l for auto m otive po w ertrain m ounti n g syste m is presented .A i m i n g at a spec ific driving m ode of a car engine w ith a 4-po i n tsm oun,t the disp lace m ents of cen ter of grav ity of po w ertrai n and the d isp lace m ents and reaction forces at mounting points are calcu lated . K eyw ords :Auto m otive pow er t rai n m ounting syste m,N onlinear relation bet w een force and displace -m ent ,M otion control 1 前言 在汽车动力总成悬置系统振动控制设计中,以下2点为基本设计内容。(1)设计动力总成悬置系统的6阶固有频率,以避免悬置系统与汽车的其它零部件系统(如车身、悬架系统)共振;尽可能使悬置系统在6个方向的振动互不耦合(解耦),尤其是动力总成在垂直方向的振动和沿曲轴方向的扭转振动应和其它方向的振动解耦[1-8] 。(2)在汽车的各种行驶工况下(通用汽车公司规定为29种工况),动力总成质心的位移应控制在指定的范围内,悬置在各弹性主轴方向的变形应处于指定的工作点。作者考虑了悬置在其3个弹性主轴方向力位移特性的非线性关系,推导了动力总成位移计算公式,给出了动力总成质心的位移计算的迭代算法和 悬置位移、支承点力计算方法。 2 悬置系统的静态特性 进行动力总成的振动控制设计时,将动力总成视为刚体,由n 个(n \3)悬置支承在车架、副车架或车身上,悬置简化为沿3个垂直的弹性主轴方向(u i 、v i 和w i 方向)具有刚度和阻尼的元件(见图1)。 图1 汽车动力总成悬置系统
悬置系统设计计算
悬置系统设计计算
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。因此设置悬置系统，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—个合理的悬置系统是一件相当复杂的工作，它要满足—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，不与底盘上的其它零部件发生干涉。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经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。按着振动频率能够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；
发动机悬置设计
动力总成悬置系统的设计是很复杂的。 一般来说对于悬置系统是一个6自由度的系统，要求对动力总成在各个方向上解耦。但是也要控制一定的位移。 悬置是将发动机的震动（扭矩变化，发动机离心惯性力，往复惯性力等）尽量隔离，将路面对发动机的激励和急加速急减速以及急转弯造成的发动机的位移与震动尽量降低。 一般说来，动力总成悬置的正向设计是复杂的，要对动力总成的质心，转动惯量，主惯性轴等参数获得，通过一定的计算对发动机悬置的布置点进行布置，当然要考虑到发动机舱的实际情况。将悬置在3个方向的弹性轴与动力总成三个方向的主惯性轴重合就能使动力总成在6个方向上解耦（似乎是这样的）。对于发动机舱而言，要控制动力总成相对发动机舱的距离，有文献说要控制在20mm以上，建议在25mm 以上，在各个方向上的绕轴旋转控制在6度，推荐3～4度，在三个方向的位移控制在正负15mm以内。 对悬置的位置，和个数(3个以上)确定之后才是设计悬置单个件，橡胶悬置的静刚度曲线一般是3刚度曲线，需要在一定的方向上有限位，限位处为静刚度曲线的拐点。动刚度曲线在低频大幅震动刚度基本是随着频率增大而增大，高频时容易出现动态硬化的现象，即刚度值理论上非常大。 液压悬置在动刚度曲线的走向上比较而言好控制，因为他的工作原理不同，有点像单筒式液压减震器，通过液体（乙二醇）在惯性通道或者节流管道的阻尼力减少振动，将振动的能量转化成内能。液压悬置的静刚度曲线与橡胶悬置没什么区别，也就是说漏液的液压悬置与好的液压悬置静刚度曲线相同。动刚度曲线就截然不同，一般说来，在最大阻尼角附近，动刚度曲线突然升高，在一定频率之后，动刚度曲线呈下降趋势，不会出现橡胶悬置随频率增大而增大，出现动态硬化。 悬置设计主要是考虑高频低幅振动和低频大幅振动的工况。减少发动机高频的噪声和低频的振动，同时使发动机不会出现过大的位移，造成发动机舱内零件干涉以致于破坏零件，使零件失效。建议在设计时进行ADMAS分析。 刚度 受外力作用的材料、构件或结构抵抗变形的能力。材料的刚度由使其产生单位变形所需的外力值来量度。各向同性材料的刚度取决于它的弹性模量E和剪切模量G(见胡克定律)。结构的刚度除取决于组成材料的刚度外，还同其几何形状、边界条件等因素以及外力的作用形式有关。分析材料和结构的刚度是工程设计中的一项重要工作。对于一些须严格限制变形的结构（如机翼、高精度的装配件等），须通过刚度分析来控制变形。许多结构（如建筑物、机械等）也要通过控制刚度以防止发生振动、颤振或失稳。另外，如弹簧秤、环式测力计等，须通过控制其刚度为某一合理值以确保其特定功能。在结构力学的位移法分析中，为确定结构的变形和应力，通常也要分析其各部分的刚度。 刚度是指零件在载荷作用下抵抗弹性变形的能力。零件的刚度（或称刚性）常用单位变形所需的了或力矩来表示，刚度的大小取决于零件的几何形状和材料种类（即材料的弹性模量）。刚
动力总成悬置设计流程
动力总成悬置系统设计流程 5.1 悬置系统的设计输入： 一般需要输入以下参数：动力总成的激振源，动力总成的惯性参数，隔振性能的要求，频率的匹配，模态的解耦，动力总成的位移控制，动力总成和整车的匹配，悬置元件的设计约束，发动机舱空间等。 5.2 悬置系统的主要设计参数： 悬置位置及数量的选择，悬置安装位置角度的选择，静刚度曲线的确定，动刚度的确定，阻尼参数的确定等。 5.2.1悬置位置及数量 根据动力总成的长度、质量、用途、安装方式和机舱空间等决定。悬置系统可以有3、4、5点悬置，一般在汽车上采用三点及四点悬置系统。因为在振动比较大时，如果悬置点的数目增多，当车架变形时，有的悬置点会发生错位，使发动机或悬置支架受力过大而造成损坏。 三点式悬置与车架的顺从性最好，因为三点决定一个平面，不受车架变形的影响，而且固有频率低，抗扭转振动的效果好。 四点式悬置的稳定性好、能克服较大的转矩反作用力，不过扭转刚度较大，不利于隔离低频振动。较常见的三点及四点悬置布置形式如下图： 三点悬置布置示意图四点悬置布置示意图 5.2.2悬置安装位置角度的选择 在传统的纵置式发动机中，V 型布置是经常采用的方式, 一般倾斜角度θ：40o～45o, V型布置的悬置系统的弹性中心较低，在设计中通过倾角及位置的调整容易使其弹性中心落在或接近动力总成的主惯性型轴上。 对于横置动力总成而言，一般采用的是左右悬置支撑动力总成，另配置下拉杆悬置或前后抗扭悬置来承担扭矩载荷，此类布局的优势是从功能配置上来说就区分了承载悬置和抗扭悬置，易于实现悬置系统的刚体模态解耦。 5.2.3悬置的静动刚度确定 受几何空间布置的影响，要想达到悬置系统的解藕，另外一个重要的可调参数即悬置本身的静动刚度。通过调整悬置的刚度及几何位置，使悬置系统的弹性中心与动力总成的质心重合，则振动将大为简化。 理论上，如果使发动机悬置系统的弹性中心同发动机总成的质心重合，就可获得所有六个自由度上