动力总成悬置系统振动分析与解耦优化
《2024年汽车动力总成悬置系统振动分析及优化设计》范文
《汽车动力总成悬置系统振动分析及优化设计》篇一一、引言随着汽车工业的快速发展，汽车动力总成悬置系统的性能逐渐成为影响汽车乘坐舒适性和驾驶稳定性的关键因素。
本文旨在通过对汽车动力总成悬置系统的振动进行分析，提出有效的优化设计方案，以提高汽车的整体性能。
二、汽车动力总成悬置系统概述汽车动力总成悬置系统是连接发动机、变速器等动力总成部件与车身的重要装置，其作用是减少动力总成振动对车身的影响，保证汽车行驶的平稳性和舒适性。
该系统主要由橡胶悬置、金属部件以及相应的控制系统组成。
三、振动分析1. 振动来源汽车动力总成悬置系统的振动主要来源于发动机的燃烧振动、曲轴转动引起的惯性力振动以及路面不平引起的整车振动等。
这些振动通过动力总成传递到悬置系统，进而影响汽车的乘坐舒适性和驾驶稳定性。
2. 振动传递路径振动在动力总成悬置系统中的传递路径主要包括：发动机振动通过橡胶悬置传递到金属部件，再通过金属部件传递到车身。
此外，控制系统也会对振动传递产生影响。
3. 振动影响过大的振动会导致车身抖动、噪音增大，影响乘坐舒适性；同时，也会对动力总成部件产生损伤，降低汽车的使用寿命。
因此，对动力总成悬置系统的振动进行分析至关重要。
四、优化设计1. 设计原则针对汽车动力总成悬置系统的振动问题，优化设计应遵循以下原则：减小振动传递、提高系统刚度、优化控制系统等。
同时，还需考虑系统的轻量化、可靠性以及制造成本等因素。
2. 优化方案（1）材料选择：选用高弹性模量、高阻尼性能的橡胶材料，提高悬置系统的减振性能。
（2）结构优化：通过有限元分析等方法，对悬置系统的结构进行优化设计，减小振动传递，提高系统刚度。
例如，可以调整橡胶悬置的形状、尺寸以及布置位置等。
（3）控制系统优化：通过引入先进的控制算法和传感器技术，实现动力总成悬置系统的智能控制，提高系统的响应速度和减振效果。
（4）多场耦合分析：综合考虑发动机、变速器等动力总成部件的振动特性以及车身的动态响应，进行多场耦合分析，为优化设计提供依据。
《汽车动力总成悬置系统振动分析及优化设计》
《汽车动力总成悬置系统振动分析及优化设计》篇一一、引言随着汽车工业的飞速发展，消费者对汽车性能的要求日益提高，其中，汽车的舒适性和稳定性成为了重要的考量因素。
汽车动力总成悬置系统作为连接发动机与车身的重要部分，其性能的优劣直接影响到整车的振动特性和乘坐舒适性。
因此，对汽车动力总成悬置系统的振动进行分析及优化设计显得尤为重要。
本文将针对汽车动力总成悬置系统的振动问题进行分析，并提出相应的优化设计方案。
二、汽车动力总成悬置系统概述汽车动力总成悬置系统主要由发动机、离合器、变速器、驱动桥等组成，通过悬置装置与车身相连。
其作用是支撑和固定动力总成，减少振动和噪声的传递，保证汽车的平稳运行。
动力总成悬置系统的性能直接影响到整车的乘坐舒适性和行驶稳定性。
三、汽车动力总成悬置系统振动分析1. 振动产生原因汽车动力总成悬置系统振动的主要原因是发动机的运转产生的激励力以及道路的不平度等因素引起的。
这些激励力通过悬置装置传递到车身，导致整车的振动。
此外，动力总成各部件之间的相互作用也会产生振动。
2. 振动影响分析汽车动力总成悬置系统的振动会影响整车的乘坐舒适性和行驶稳定性。
过大的振动会导致乘客感到不适，严重时甚至会影响到驾驶安全。
此外，振动还会导致动力总成各部件的磨损加剧，降低整车的使用寿命。
四、汽车动力总成悬置系统优化设计1. 设计原则在进行汽车动力总成悬置系统的优化设计时，应遵循以下原则：首先，要保证动力总成的稳定性和可靠性；其次，要尽量减少振动和噪声的传递；最后，要考虑到整车的重量和成本等因素。
2. 优化方案针对汽车动力总成悬置系统的振动问题，可以采取以下优化方案：（1）改进悬置装置的设计：通过优化悬置装置的结构和材料，提高其支撑和减振性能。
可以采用橡胶减震垫、液压减震器等减震元件，以减少振动和噪声的传递。
（2）优化动力总成的布局：合理布置发动机、离合器、变速器等部件的位置和角度，以降低各部件之间的相互作用力，减少振动的产生。
某客车动力总成悬置系统振动解耦优化设计
２ ０ １ ４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 ５ ４ ５ Ｏ ０ ７ ）
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
Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ：ｍｏ ｕ ｎ ｔ ｉ ｎ ｇ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ， ｄ ｅ ｃ ｏ ｕ ｐ ｌ ｉ ｎ ｇ ｏ ｐ ｔ ｉ ｍｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ，ｃ ａ ｒ ｒ ｙ ｉ ｎ ｇ ａ ｎ ｄ ｄ ｉ ｓ ｐ ｌ ａ ｃ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ
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
汽车动力总成悬置系统振动分析及优化设计
上海交通大学硕士学位论文
摘 要
汽车动力总成悬置系统振动分析及优化设计
摘 要
汽车动力总成振动是汽车振动的主要激振源之一，对汽车的舒适性 和 NVH 特性有很大的影响。 设计合理的动力总成悬置系统可以减少振动 传递，提高乘坐舒适性。本文以国产某轿车为研究对象，对动力总成悬 置系统隔振性能进行了分析研究。本文的研究工作包括以下几个方面： 首先，运用拉格朗日方程，建立了动力总成悬置系统动力学方程。 根据试验所获得的模型参数，在 Matlab 和 ADAMS 软件环境中建立了六 自由度仿真模型。 其次，结合实车试验，验证了所建模型准确性，并从系统固有频率 配置及振动解耦角度分析了悬置系统的振动特性；根据实际条件，以提 高系统振动解耦率为目标，应用优化算法对动力总成悬置刚度参数进行 优化设计，通过仿真分析比较了优化前后的固有特性，结果表明优化有 效提高了系统固有频率配置合理性和系统振动解耦率。 最后，建立了动力总成-整车十三自由度动力学模型，其仿真结果表 明优化后悬置刚度参数能改善怠速隔振特性，所建立的模型可以作为悬 置系统优化设计的虚拟样机。 本文的研究结果表明优化设计后的悬置系统其隔振特性有了较大的 改进，所运用的研究方法对悬置系统的优化设计具有一定的指导意义。
k sf k sr csf csr
ϕ
xi yi zi i′ j ′ k ′ PjI q
C
广义坐标方向单位矢量 往复惯性力 ( N ) 二阶往复惯性力 ( N ) 六自由度系统质量矩阵 六自由度系统刚度矩阵 位置转移矩阵 十三自由度系统质量矩阵
T F
第
动力总成--悬置系统振动解耦设计方法
第４１卷第４期２００５年４月机械工程学报ｖ０１．４１Ｎｏ．４ＣＨＩＮＥＳＥＪＯＵＲＮＡＬＯＦＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧＡｐｒ．２００５动力总成一悬置系统振动解耦设计方法水吕振华范让林（清华大学汽车安全与节能国家重点实验室北京１０００８４）摘要：动力总成一悬置系统获得良好隔振性能的主要方法是最大限度地解除其多自由度振动耦合。
在论述动力总成关于曲轴坐标系、转矩轴坐标系和主惯性轴坐标系的振动解耦原理的基础上，进行了动力总成一悬置系统的弹性解耦特性分析，探讨了对于前、后悬置均采用ｖ形悬置组的振动系统易于达到的弹性解耦程度；提出了ｖ形悬置组布置设计的最小刚度比约束条件和悬置倾角的选择范围，完善了ｖ形悬置组的设计方法。
这些概念和设计方法拓展了动力总成一悬置系统的弹性解耦设计理论。
关键词：动力总成悬置系统振动解耦汽车中图分类号：ｕ４６１．１ＴＢｌ２３Ｏ前言以往复式内燃机为动力源的动力总成是车辆、船舶、动力机械等的主要振源之一。
动力总成的激励主要有较低转速时的转矩波动激励、较高转速时的往复不平衡惯性力激励（特别是四缸四冲程发动机），还有经过轮胎、悬架系统滤波之后的路面不平度激励。
动力总成的转矩波动激励作用在绕发动机曲轴的方向，不平衡惯性力激励作用在气缸中心线的方向，路面不平度激励在大多数情况下也作用在气缸中心线的方向。
最大限度地解除动力总成一悬置系统的多自由度振动耦合是使其具有良好隔振性能的基本方法。
鉴于动力总成所受激励及其作用方向的上述特点，解除动力总成一悬置系统的侧倾自由度、垂向自由度与其他自由度之间的弹性耦合就成为悬置系统设计的关键之一。
在论述汽车动力总成一悬置系统分别关于曲轴坐标系、转矩轴坐标系和主惯性轴坐标系的振动解耦问题与特点之后，进行系统的弹性解耦设计分析，深入探讨常用的Ｖ形悬置组的设计理论和方法，以利于实现Ｖ形悬置组的最优设计方案。
１动力总成一悬置系统的振动解耦在动力总成的悬置系统设计中，应尽可能解除动力总成刚体的６自由度之间的振动耦合，一方面便于减小可能激起共振响应的频带宽度，另一方面便于合理配置其固有振动频率，使激励频率远离共·国家教育部博士点科研基金资助项目（９８０００３２１）。
《汽车动力总成悬置系统振动分析及优化设计》
《汽车动力总成悬置系统振动分析及优化设计》篇一一、引言随着汽车工业的飞速发展，消费者对汽车的性能和舒适性要求日益提高。
汽车动力总成悬置系统作为汽车的重要组成部分，其性能的优劣直接影响到整车的振动噪声水平以及乘坐舒适性。
因此，对汽车动力总成悬置系统的振动进行分析，并进行优化设计，对于提高汽车的整体性能具有重要意义。
本文将针对汽车动力总成悬置系统的振动进行分析，并提出相应的优化设计方案。
二、汽车动力总成悬置系统概述汽车动力总成悬置系统是指将发动机、变速器等动力总成与车身进行连接的装置，其作用是减小动力总成产生的振动和噪声对整车的影响。
该系统主要由橡胶支座、液压支座、金属支座等组成，通过这些支座将动力总成的振动和冲击传递给车身，并起到减振、降噪的作用。
三、汽车动力总成悬置系统振动分析1. 振动产生原因汽车动力总成悬置系统振动的主要原因是发动机工作时产生的激励力，包括往复运动产生的惯性力和旋转运动产生的扭矩。
此外，路面不平、轮胎非线性等因素也会对系统产生一定的振动影响。
2. 振动传递路径动力总成的振动通过悬置系统传递到车身，再传递到车内乘客。
传递路径主要包括橡胶支座、液压支座等部件的弹性变形以及金属支座的刚度传递。
3. 振动分析方法针对汽车动力总成悬置系统的振动分析，可采用实验分析和数值分析两种方法。
实验分析主要通过实车测试和台架试验获取数据；数值分析则通过建立动力学模型，运用有限元等方法进行仿真分析。
四、汽车动力总成悬置系统优化设计1. 设计目标汽车动力总成悬置系统优化设计的目标是在保证动力总成正常工作的前提下，降低整车的振动噪声水平，提高乘坐舒适性。
同时，还需考虑系统的耐久性、可靠性以及制造成本等因素。
2. 优化设计方案（1）材料选择：选用高弹性、高阻尼的材料制作橡胶支座，以提高系统的减振性能。
同时，根据实际需要，可考虑在部分支座中加入液压减振元件，进一步提高减振效果。
（2）结构优化：对悬置系统的结构进行优化设计，如调整支座的布置位置、改变支座的刚度等，以改变振动的传递路径和传递速度，从而达到降低整车振动噪声的目的。
挖掘机动力总成悬置系统隔振分析及优化
ｐｏ ｗｅ ｒ ｔ ｒ ａ ｉ ｎ ｍ ｏｕｎｔ ｉ ｎｇ ｓ ｙｓ ｔ ｅ ｍ
ＸＩ ＮＧ Ｓ ｈ ｕ — ｘ ｉ ｎ， ｙ 己 ， Ｓ ｏ ｎ ｇ － ｓ ｏ ｎ ｇ， ＬＩ Ｗｕ
（ Ｇｕ ａ ｎ ｇ ｘ ｉ Ｌ ｉ ｕ ｇ ｏ ｎ ｇ Ｍａ ｃ ｈｉ ｎ ｅ ｒ ｙ Ｃｏ ．， Ｌｔ ｄ ．， Ｌｉ ｕ ｚ ｈ ｏ ｕ ５ ４ ５ ０ ０ ７， Ｃｈ ｉ ｎ ａ ）
ｅ ｎ ｅ ｒ ｙ ｇ ｄ ｅ ｏｕ ｃ ｐ ｌ ｉ ｎ ｇ ｏ ｎ ｅｙ ｋ ｄ ｉ ｒ ｅ ｃ ｉ ｔ ｏ ｎ ｗａ ｓ ｍａ ｘ ｉ ｍｕ ｍ ｉ ｎ ｃ ｒ ｅ ａ ｓ ｅ ｄ ２ ０． ２ ％． Ｔ ｅ ｓ ｅｄ ｔ ｂ ｅｆ ｏ ｒ ｅ ａ ｎ ｄ ａ ｆ ｅｒ ｔ ｏ ｐ ｉ ｔ ｍｉ ｚ ａ ｉ ｔ ｏ ｎ 。 ａ ｃ ｃ ｏ ｒ ｄ ｉ ｎ ｇ ｔ ｏ ｈｅ ｔ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ａ ｆ ｔ ｅ ｒ ｏ ｐ ｉ ｔ ｍｉ ｚ ａ ｉ ｔ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｉ ｓ ｏ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｗａ ｓ ｉ ｍｐ ｒ ｏ ｖ ｅ ｄ ． Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ：ｐ ｏ ｗｅ ｒ ｔ ｒ ａ ｉ ｎ ｍｏ ｕ ｎ ｔ ｉ ｎ ｇ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ；ｖ ｉ ｂ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ；ｅ ｎ ｅ ｒ ｇ ｙ ｄ ｅ ｃ ｏ ｕ ｐ ｌ ｉ ｎ ｇ；Ｍ ａ ｔ ｌ ａ ｂ
前后的悬置 系统进行 了振动测试 ， 结 果显示优化后悬置 系统 的隔振性 能有 了明显提高 ．
关键词 ： 动力总成悬置 系统 ； 振动 ；能量解耦 ； ＭＡ Ｔ Ｌ Ａ Ｂ
中图分类号 ： Ｕ４ ６ １ ． １ 文献标志码 ： Ａ 文章 编号 ： １ ６ ７ ２—５ ５ ８ １ （ ２ ０ １ ６ ） ０ １ — ０ ０ １ ７ —０ ４
汽车动力总成悬置系统的解耦优化研究及应用
汽车动力总成悬置系统的解耦优化研究及应用孙永厚;李峤;刘夫云;伍建伟【摘要】汽车动力总成悬置系统(Powertrain Mounting System,简称PMS)的设计好坏直接影响整车的NVH(噪声、振动和声振粗糙度)性能.针对某企业新车型研发的实际需求,对悬置系统进行解耦优化设计.首先建立悬置系统模型,得到系统固有特性一般方程式;再以MATLAB为开发平台,运用能量法编写优化程序,对悬置软垫三个主轴方向的刚度、位置和角度(也称悬置倾角)均进行了优化;最后将优化前后结果进行对比分析,并通过ADAMS软件验证.由分析结果可知,经优化过的固有频率分布较为合理,系统在六个激励振动方向的解耦率、固有频率最大最小值、频率差均满足企业的高标准要求,对动力总成悬置系统的设计具有一定的参考价值.【期刊名称】《机械设计与制造》【年(卷),期】2016(000)009【总页数】4页(P147-149,154)【关键词】动力总成;悬置系统;解耦优化;MATLAB;悬置刚度;位置和角度【作者】孙永厚;李峤;刘夫云;伍建伟【作者单位】桂林电子科技大学机电工程学院,广西桂林541004;桂林电子科技大学机电工程学院,广西桂林541004;桂林电子科技大学机电工程学院,广西桂林541004;桂林电子科技大学机电工程学院,广西桂林541004【正文语种】中文【中图分类】TH16;TP301.6;U461.6汽车NVH性能的好坏很大程度上取决于动力总成悬置系统的设计是否合理［1］。
其设计方法主要是通过优化计算，适当选取悬置的刚度、位置和角度，使其固有频率分配合理，在达到解耦目标的同时，降低发动机的传递振动，进而获得良好的驾驶体验［2］。
当前，现存的解耦优化程序大多以悬置的各向刚度作为优化变量，并没有考虑悬置位置和角度的优化。
主要是因为：（1）加入悬置位置和角度会扩大变量的寻优范围，大大增加运算周期和难度。
（2）受汽车总体布局限制，动力总成悬置系统的悬置位置和角度能改变的范围十分有限。
《2024年汽车动力总成悬置系统振动分析及优化设计》范文
《汽车动力总成悬置系统振动分析及优化设计》篇一一、引言汽车作为现代社会出行的重要工具，其舒适性和安全性已成为消费者选购车辆的重要考量因素。
动力总成悬置系统作为汽车的重要组成部分，其性能直接影响到整车的振动噪声水平及乘坐舒适性。
因此，对汽车动力总成悬置系统的振动进行分析，并进行优化设计，对于提升汽车性能具有重要意义。
本文将就汽车动力总成悬置系统的振动分析及优化设计进行探讨。
二、汽车动力总成悬置系统概述汽车动力总成悬置系统主要由发动机、变速箱、传动系统等组成，其作用是将发动机产生的动力传递至车轮，同时起到减震、降噪、提高乘坐舒适性的作用。
该系统的性能直接影响到整车的运行平稳性和乘坐舒适性。
三、汽车动力总成悬置系统振动分析1. 振动产生原因汽车动力总成悬置系统的振动主要来源于发动机的燃烧、气缸内的工作过程、燃油的喷入以及各种力的相互作用等因素。
此外，路面不平、车身结构等因素也会对系统产生一定的振动影响。
2. 振动分析方法针对汽车动力总成悬置系统的振动分析，可采用理论分析、仿真分析和实车测试等方法。
理论分析主要依据动力学原理和弹性力学原理对系统进行建模和分析；仿真分析则通过建立系统的有限元模型，对系统进行动力学仿真分析；实车测试则是通过在真实环境下对车辆进行测试，获取系统的振动数据。
四、汽车动力总成悬置系统优化设计1. 设计目标汽车动力总成悬置系统的优化设计目标主要包括降低系统振动、提高乘坐舒适性、减少噪声等。
通过对系统进行优化设计，可提高整车的性能和品质。
2. 优化设计方法（1）材料选择：选用高强度、轻量化的材料，如铝合金、复合材料等，以降低系统重量，提高刚度和减震性能。
（2）结构优化：通过优化结构布局和刚度分配，使系统在受到外界力时能够快速恢复稳定状态，减少振动。
（3）主动控制技术：采用主动控制技术，如主动悬挂系统、电磁减震器等，对系统进行实时控制，以降低振动和噪声。
（4）仿真分析：利用仿真软件对系统进行动力学仿真分析，预测系统的振动性能，为优化设计提供依据。
《汽车动力总成悬置系统振动分析及优化设计》范文
《汽车动力总成悬置系统振动分析及优化设计》篇一一、引言汽车动力总成悬置系统作为车辆动力传递与振动控制的关键部分，其性能的优劣直接关系到整车的驾驶舒适性和行驶稳定性。
因此，对汽车动力总成悬置系统的振动进行分析，并进行相应的优化设计，是汽车工程领域研究的重要课题。
本文将深入探讨汽车动力总成悬置系统的振动问题，分析其成因，并针对现有问题提出优化设计方案。
二、汽车动力总成悬置系统概述汽车动力总成悬置系统主要由发动机、变速器、离合器等组成，通过悬置装置与车架相连。
其作用是支撑和固定动力总成，同时减少振动和噪声的传递，保证驾驶的舒适性和行驶的稳定性。
三、汽车动力总成悬置系统振动分析1. 振动产生原因汽车动力总成悬置系统振动的主要原因是发动机运转时产生的激励力，包括燃烧力、惯性力和摩擦力等。
此外，道路不平、车辆行驶中的颠簸等也会对悬置系统产生振动。
2. 振动影响分析振动不仅会影响驾驶的舒适性，还会对车辆的行驶稳定性、零部件的寿命和车辆的噪音产生影响。
长期受到振动的零部件容易出现松动、磨损等问题，影响车辆的正常运行。
四、汽车动力总成悬置系统优化设计针对汽车动力总成悬置系统的振动问题，本文提出以下优化设计方案：1. 材料选择优化选用高强度、轻量化的材料，如铝合金、高强度塑料等，以降低系统质量，提高其刚度和减振性能。
同时，采用阻尼材料，如橡胶等，以吸收振动能量，减少振动传递。
2. 结构优化设计对悬置系统的结构进行优化设计，如增加支撑点、改变支撑方式等，以提高系统的稳定性和减振性能。
同时，采用多级减振设计，使系统在不同频率下的减振效果更加明显。
3. 控制系统优化通过引入先进的控制系统，如液压控制系统、电子控制系统等，对悬置系统的振动进行实时监测和控制。
通过调整控制参数，使系统在不同工况下都能保持良好的减振性能。
五、结论通过对汽车动力总成悬置系统的振动分析，我们发现其产生的主要原因包括发动机运转产生的激励力和道路、行驶中的颠簸等外部因素。
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采用动力总成坐标系，G 位于动力总成的质心处， 坐标为动力总成质心沿 X、Y、Z 轴平移的位移 X、
其三轴的方向规定和定坐标系相同， 该坐标系固
Y、Z 及绕 X、Y、Z 轴的转角 θX、θY、θZ，记为 Q，即 有 广义坐标位移矢量
Q=(X，Y，Z，θX，θY，θZ)T
(1)
1.2 建模原始数据
汽车动力总成悬置系统特性分析和优化所需
- 0.260
X
7.46
0.055
- 0.412
θZ
11.43
0.160
- 1.833
θY
15.04
0.073
- 1.029
θX
16.55
0.097
- 1.515
表 5 原悬置系统在各阶各方向的能量分布 (解耦)情况
1 7.10 87.05 0.13 0.00 0.08 5.40 99.76
2 24.97 4.39 57.14 0.49 12.03 0.04 99.05
赵夕长 1，时培成 2
（1.奇瑞汽车有限公司乘用车工程研究院二院，安徽 芜湖 241009； 2.安徽工程大学机械与汽车学院，安徽 芜湖 241000）
摘要：建立了汽车动力总成悬置系统的动力学模型，对原悬置系统进行隔振特性分析，计算了各阶模态固有
频率和能量分配百分比， 根据分析结果和能量分布矩阵对某轿车动力总成悬置的刚度参数进行了振动解耦
优化设计。 在调整刚度参数后，系统各方向的解耦程度都得到了极大提高，固有频率分配更趋合理，共振频带
的宽度减小了 20%，取得了明显效果。 研究结果表明，对悬置刚度进行优化能有效提高动力总成悬置系统主
要激励方向的模态解耦程度，改善系统的 NVH 性能。
关键词：汽车；动力总成；悬置系统；解耦优化
中 图 分 类 号 ：TH113.1
在总成质心坐标系中， 悬置系统在作各阶主 振动时，其能量全部集中在六个方向，根据动力总 成的质量矩阵及振型矩阵， 可以求出动力总成在 作各阶主振动时的能量分布，写成矩阵形式，便得
3 54.33 5.82 35.08 0.13 0.51 3.55 99.44
4 0.01 1.53 3.70 0.00 38.26 41.81 85.30
5 0.72 1.10 4.75 24.30 32.01 19.84 82.71
复模态虚部 +/- 4.970 +/- 6.584 +/- 7.454 +/- 11.283 +/- 15.010 +/- 16.480
x -168.1
右悬置 y
476.5
z 328.1
后上悬置
x
y
z
50.4 -135.0 -86.1
x 189.7
后下悬置 y
-135.0
z -86.1
注：此系统布置方式为左、右两点吊挂式悬置支撑动力总成，后悬置采用推拉杆组合悬置，质心位置靠前并偏向右悬置，左、 右悬置主要承受 Z 方向动力总成的重力，而后悬置主要承受发动机产生扭摆时 X 向的拉力（或推力）。
y
z
-231.6
56.2
199.6
名称 方向 优化前 优化后
u 180.0 185.0
左悬置 v
85.0 63.0
w 240.0 320.0
u 160.0 178.0
转 动 惯 量 （kg·m^2）
IXX
IYY
IZZ
IXY
IXZ
IYZ
14.32
6.6
12.8
-1.42
-0.1
1.7
表 2 各悬置的刚度
2 悬置系统固有特性分析
根据各原始参数， 在 ADAMS/Vibration 软件 中建立如图 1 所示的动力学仿真模型并进行模态 分析， 可以得到原悬置系统的固有频率和能量分
图 2 原悬置系统各阶模态坐标值
布百分比，如表 4、表 5 所示，图 2 为各阶模态坐 标随频率的变化情况。
从表 4 可知， 系统的第一阶固有频率为 4.98Hz，有些偏低 ；共 振 频 率 范 围 （4.98~17.55）有 些过宽，频率配置不够合理，需要进行调整。 由表 5 可 见 ， 在 第 2、3 阶 模 态 中 X 与 Z 耦 合 程 度 较 高 ，在 第 4 阶 模 态 中 θY 与 θZ 耦 合 严 重 ，在 第 5、6 阶模态中 θX、θY 与 θZ 出现了 3 向耦合现象， 且在 第 6 阶模态中 X 向与其耦合也较严重。 图 2 用三 维瀑布图进一步明示了各阶模态之间的耦合情 况。 据此，需对该悬置系统模态频率进行解耦优 化配置。
2010 年第 5 期 （总第 226 期）
农业装备与车辆工程 AGRICULTURAL EQUIPMENT & VEHICLE ENGINEERING
No．5 2010 （2T0o1ta0ll年y 2526月）
doi：10．3969 ／ j．issn．1673－3142．2010．05．002
动力总成悬置系统振动分析与解耦优化
1 悬置系统模型
1.1 悬置系统动力学方程 将动力总成和车架视为刚体， 将各个悬置元
件简化为三个相互垂直的线性弹簧粘性阻尼元 件， 这样动力总成悬置系统就可简化为空间六自
－7－
2010 年第 5 期
农业装备与车辆工程
由度振动系统[1]，如图 1 所示。 图中定坐标系 Go- 结于动力总成上，和定坐标系保持平动关系。 悬置
xyz 采用整 车 坐 标 系 ，Go 位 于 整 车 在 静 止 状 态 的 弹性主轴坐标系 e-uvw(图 中 未 标 注)分 别 为 悬 置
质心处 ，z 轴 正 方 向 垂 直 向 上 ，x 轴 正 方 向 指 向 整 的三条弹性主轴方向， 弹性主轴坐标系亦为固定
车后方，y 轴根据右手定则确定。 动坐标系 G-xyz 坐标系，它和 Go-xyz 保持固定关系。 系统的广义
的相关参数可以通过相应的测试和计算获得。 表
1 为动力总成系统的质量及转动惯量参数， 由试
验测得； 表 2 为各悬置件在静平衡位置的主轴刚
图 1 动力总成悬置系统模型
度，由试验测定；表 3 为悬置点的位置坐标，通过 数模读取。
表 1 动力总成Leabharlann 数质 量 （kg） 214.8
质 心 位 置 （mm）
x
收 稿 日 期 ：2010－03－25 资 助 基 金 ：安 徽 省 教 育 厅 自 然 基 金 项 目 （KJ2008B255） 作者简介：赵夕长（1978- ），男 ，工 程 师 ，研 究 方 向 ：汽 车 工 程及项目管理。
悬置的设计必须追求实现动力总成刚体振动模态 解耦的目标， 至少应实现动力总成在主要激振方 向 θy 方 向 和 z 方 向 与 其 它 自 由 度 方 向 上 的 模 态 完全解耦[2]。 本文以某轿车的动力总成悬置系统为 研究平台，建立动力学仿真模型，分析了系统的隔 振特性， 并基于系统振动解耦的能量指标建立了 优化数学模型，以悬置刚度值作为设计变量，根据 整车振动性能要求对优化过程加以约束， 针对四 缸发动机动力总成悬置系统进行了优化设计计算 分析。
文 献 标 识 码 ：A
文 章 编 号 ：1673-3142(2010)05-0007-04
The Vibration Evaluating and Decoupling Optimization of a Powertrain Mounts System
ZHAO Xi－chang1， SHI Pei－cheng2 （1．Chery Automobile Co．Ltd，Wuhu 241009， China；2． Anhui Engineering University，Wuhu 241000， China） Abstract： The dynamics model of a vehicle powertrain mounting system was established， and its vibration isolation property was evaluated． The natural mode frequency and energy distribution percentage of the original mounting system was calculated， and the stiffness parameters of vehicle powertrain mounting system were optimized for vibration decoupling according to the analysis results and energy distribution matrix． After adjusting the stiffness parameters， obvious improvement was achieved， the decoupling degree has great enhancement， the natural frequency distribution tends towards more reasonable， and the resonance frequency band width was reduced 20％． The result shows that it can effectively enhance the mode decoupling of the powertrain mounting system in the main stimulating direction and improve the system NVH performance through carrying on mounting system stiffness optimization． Keywords： automobile； powertrain； mounts system； decoupling optimization