动力总成悬置系统NVH性能开发
基于轿车动力总成NVH性能研究
、
为在第 ｆ 个局部坐标系中三个弹性主轴
由上 式可 以看 出这两 个方 程存在 动力 耦合 。即底盘 的运 动影 响 了动力 总成 的运动 ， 同样 ，动力 总成 的
运 动 也对底 盘 的运动 产 生影 响 。 方 程 （ ． ）写成 将 １８
上 的刚度 。
Ｃ Ｃ 、ｃ 小 。为在第 ｉ 个局部坐标系中三个弹性主轴
首先作用在底盘悬架系统上，通过悬架将振动传递
给 发动 机 。用广 义 向量表 示 ：见 １６式 －
＝
。
，
，
。
，
（－） １６
在 广 义坐标 系 中 ，设 有微 小 的振 动 ，依方 程 （ － ） １５
建立动力总成和底盘的运动方程 即：
图 ２ 动 力 总 成 重 心 的 平 动 位 移 和 转 动 位 移
（—） １７
其 中 ：Ｍ１ 力 总成 的质 量矩 阵 ； Ｍ２ 盘 的质量 一 动 ． 底
而每 个悬 置 的 刚度ｋ 阻尼Ｃ 局 部坐 标系ｒ ／ 和 在 ｊ 以 中可
矩阵；Ｃ． １ 动力总成的阻尼矩阵；Ｋｌ － 动力总成的刚 度矩阵； Ｋ ． ２ 底盘的刚度矩阵；ｑ来 自路面 的随机 ．
ｂ ｔ ｉ ｃｉ ｓｏ ｅｔ ａ ａ ｄｒｔｔ ｃａ ｋｈ ｆ ｗｈｃ ｒａ ｙａ ｅｔｒ ｉｇｑ ａ ｔ ｆｃｅ ． ｈ ｏ ｒｔ ｉ ｏｈ ｄ ｅｔ ｎ ｆｖｒ ｃｌ ｎ ｏａｅ ｒｎ ｓａ ｉ ｇｅｔ ｆ ｃ ｉ ｎ ｕ ｌ ｏ ｒｗ Ｔ ｅｐ ｗｅ ｒ ｎ ｒ ｏ ｉ ｔ ｈ ｌ ｄ ｉ ｙ ａ
涉及车辆多个系统的相互作用 。本文就动力 总成与悬架等子系统存在振动耦合 ，建立动力总成和底盘 的耦合振动 模 型。在 ＭＡ Ｌ Ｂ ｓ ｉｋ下仿真表 明，动力总成悬置系统 Ｎ Ｔ Ａ ／ｉ ｎ ｍｌ ＶＨ 性能主要集中在竖直和绕 曲轴转动这两个方 向
基于悬置支架动刚度分析的整车NVH性能分析及改进
基于悬置⽀架动刚度分析的整车NVH性能分析及改进[摘要]动刚度指标是动⼒总成悬置⽀架等底盘零件NVH性能评价体系中的重要考核内容，基于有限元分析⽅法, 利⽤Altair RADIOSS软件的模态频率响应⽅法对悬置⽀架关键点的动态特性进⾏分析，可以得到相关零件的动刚度曲线。
通过对关键点进⾏动刚度分析,可以为车辆NVH性能改进提供理论参考，缩短开发周期和降低开发成本，对于提⾼车辆NVH性能设计⽔平具有重要的意义。
[关键词]悬置⽀架动刚度频率响应NVH【Abstract】The index of dynamic stiffness is theimportant assessment for the performance evaluation system of the chass pratssuch as powertrain mount bracket, based on method offinite element analysis,the modal frequency response method of Altair RADIOSS software isused toanalysis the dynamic characteristic of the critical points of the mount bracket.Dynamicstiffness analysis is done through the critical points ,it can providethe theoretical reference forthe vehicle NVH performance, shorten thedevelopment cycle and reduce development costs. Ithas the great significancefor improving the design capability of vehicle NVH performance. [Keywords] Mountingbracket;Dynamic stiffness;Frequency response;NVH1 引⾔随着消费者收⼊⽔平的提⾼，对汽车产品的舒适性需求越来越⾼,从⽽导致了在整车开发中对影响舒适性指标的振动噪声提出了更⾼的设计要求。
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
基于整车NVH性能的动力总成悬置系统优化
基于整车NVH性能的动力总成悬置系统优化宋庆谱;孙滔;曾帅;张春燕【摘要】针对某车型怠速工况车内振动异常,测量了动力总成及悬置系统相关参数,并对动力总成悬置系统固有特性进行计算分析,发现仅RXX向的解耦率达到目标要求.以六自由度能量解耦为优化目标对动力总成悬置系统进行优化,结果表明,优化后备阶模态分布合理,动力总成系统的6阶能量解耦都有所提高并且主要方向的解耦率大于90％,满足目标要求.【期刊名称】《农业装备与车辆工程》【年(卷),期】2018(056)011【总页数】6页(P66-71)【关键词】动力总成;悬置系统;固有特性;解耦率;能量解耦【作者】宋庆谱;孙滔;曾帅;张春燕【作者单位】200093上海市上海理工大学机械工程学院;200093上海市上海理工大学机械工程学院;200438 上海市上海汽车集团股份有限公司商用车技术中心;200438 上海市上海汽车集团股份有限公司商用车技术中心【正文语种】中文【中图分类】U462.30 引言汽车动力总成通过悬置系统与车身相连接，如果其振动不能被有效隔离就会传递到车身，一方面会引起车内座椅、方向盘等位置的振动，另一方面也会引起车身壁板的振动，从而向车内辐射噪声，进而影响乘员的听力和舒适性。
另外，汽车行驶时受到路面冲击，若悬置系统设计不当，会使动力总成产生较大的振动幅值，与附近零部件产生干涉。
因此，合理匹配悬置系统的各项动力学参数，有效隔离发动机振动向车身的传递，对于控制整车的振动与噪声，提高车辆的NVH性能是至关重要的[1]。
本文的研究对象是某皮卡动力总成悬置系统。
对相关车辆进行主观评价及客观测试，发现车辆怠速工况下，车内方向盘振动大于0.04 g，座椅导轨振动大于0.01 g，3个悬置各个方向的隔振率不满足大于20 dB的隔振要求，整车的NVH性能受到很大影响。
对动力总成悬置系统固有特性进行计算分析，发现仅RXX向的解耦率达到目标要求。
1 动力总成悬置系统在动力总成悬置系统的优化及设计时，动力总成可以简化为一个具有3个平动和3个转动的刚体模型[2]，如图1所示。
动力总成NVH设计指导
动力总成NVH设计指导动力总成（Powertrain）是指强调动力传递作用的整体集合，包括发动机、变速器、传动轴、齿轮、传动系统、驱动轴等。
NVH（Noise, Vibration, Harshness）是动力总成设计中一个关键领域，指的是噪音、振动和粗糙度这三个不仅影响驾乘舒适性，同时也是产品质量和可靠性的重要因素。
首先，减少噪音的发生。
对于发动机而言，采用减振措施是减少噪音的关键，包括使用有效隔音材料、减振垫等。
同时，合理设计进气、排气系统以及燃烧室结构，可以降低爆震、爆震噪音的产生，提高NVH性能。
其次，减少振动的传输。
振动会对驾乘舒适性产生负面影响，因此需要采取振动隔离措施。
通过优化发动机的支撑结构、减少传动链条的重量、增加传动系统的刚度和精度等方法，可以有效减少振动的传输。
再次，改善驾驶的粗糙感。
传动系统的齿轮啮合噪音是影响驾驶感受的重要因素之一，可以通过改善齿轮配合精度、增加齿数、使用静音齿轮等方法来减少噪音。
此外，适当调整悬挂系统、制动系统等参数，也可以改善车辆行驶过程中的颠簸感和制动抖动。
最后，提高可靠性和耐久性。
NVH设计不仅要关注驾乘舒适性，还要确保动力总成的可靠性和耐久性。
例如，合理选择材料、增加零部件的寿命、优化润滑系统等，可以延长动力总成的使用寿命，降低故障发生概率。
除了以上指导原则，动力总成NVH设计还需要结合实际车型的特点进行综合考虑。
不同车型、不同动力总成的设计要求也会有所不同。
因此，设计师需要具备相关技术和经验，以及对市场需求的深入了解，才能进行合理的NVH设计。
综上所述，动力总成NVH设计是车辆开发中的重要环节，需要关注噪音、振动和粗糙度等方面，以提高驾乘舒适性、产品质量和可靠性。
通过合理设计发动机及传动系统结构、采用减振垫、优化齿轮配合精度、改善悬挂系统等措施，可以有效降低噪音和振动，提高驾驶感受。
同时，要结合实际车型进行综合考虑，确保设计满足市场需求，并具备可靠性和耐久性。
重型汽车动力总成悬置NVH性能研究
重型汽车动力总成悬置NVH性能研究运伟国;王邵斌;杨少华【摘要】The powertrain mount system of a heavy-duty truck is studied. The vibration isolation principle of the system and the fundamental principle for design are analyzed theoretically. Furthermore, through the numerical simulation and real testing of the vehicle, the frequency distribution of the rigid-body modal of the powertrain, energy decoupling degrees of modals of different orders, the vibration isolation rate of the powertrain mount and the vibration RMS values at some key points in the cab, are studied respectively for 4 point suspension and 4+2 point suspension arrangements of the truck’s powertrain. The results show that the 4 point suspension arrangement is better for the vehicle traveling on a nice even road than the other. However, the 4+2 point suspension arrangement is recommended for vibration reduction of the vehicles traveling on poor uneven roads.%以某重型汽车动力总成悬置系统为研究对象，从理论上分析动力总成悬置的隔振原理及设计的基本原则，通过仿真计算与实车试验相结合研究重型汽车常见的4点悬置与4+2点悬置布置型式对动力总成刚体模态频率分布、各阶模态解耦、悬置在各工况时的隔振效率及驾驶室内关键点振动的影响。
汽车动力总成悬置系统NVH性能优化与试验验证的开题报告
汽车动力总成悬置系统NVH性能优化与试验验证的开题报告一、选题背景：随着社会经济快速发展，汽车已成为人们日常生活中不可或缺的交通工具。
在汽车的动力总成中，发动机和传动系统是汽车的核心组成部分。
汽车动力总成的悬置系统是保证车辆舒适性、安全性和耐久性的重要部分，它的性能对整车性能有着重要影响。
在悬置系统中，NVH性能是指噪声、振动和冲击的影响，其中噪声是指发动机和传动系统产生的噪声；振动是指车辆的振动；冲击则是指车辆行驶过程中的颠簸和冲击。
这些因素会影响驾驶者的体验，也对车辆的安全性和耐久性造成影响。
因此，优化悬置系统的NVH性能已成为一项必要的研究方向。
二、研究目的：本课题旨在分析汽车动力总成悬置系统的NVH性能，找出影响性能的关键因素，并尝试通过优化设计和试验验证来改善系统的NVH性能，提高汽车的舒适性和安全性。
三、研究内容：1. 分析汽车动力总成悬置系统NVH性能的影响因素，包括发动机、传动系统、悬架系统等方面。
2. 根据NVH测试结果进行数据处理和分析，得出NVH性能的评价指标。
3. 通过优化设计和试验验证，改善汽车悬置系统的NVH性能。
四、研究方法：1. 进行NVH测试，记录噪声、振动和冲击的数据。
2. 分析NVH测试结果，找出关键因素，并进行优化设计。
3. 利用试验验证，测试改进方案的效果，确定对于NVH性能的改善程度。
五、研究意义：本研究可为汽车动力总成悬置系统设计和生产厂商提供技术支持，在保证汽车安全性和耐久性的情况下提高汽车的舒适性，满足消费者的需求。
同时也可为汽车NVH性能分析方法提供指导，为减少振动和噪声造成的危害做出贡献。
六、研究计划：1. 研究文献调研和相关技术现状分析（1-2周）；2. 进行NVH测试和数据处理分析（2-3周）；3. 寻找改进方案并进行优化设计（2-3周）；4. 试验验证改进方案的效果（1-2周）；5. 撰写开题报告、中期报告和结题报告（3-4周）。
动力总成悬置设计对整车NVH性能影响分析
计算。系统的动力学方程为
(
M X +K X = F
1)
式中:
M 为 系 统 质 量 矩 阵;K 为 系 统 刚 度 矩
¨
阵; X
为刚体坐标矢量; F
为力矩阵。
其中,
收稿日期:
2021-05-20
基金项目:安徽省自然科学基金资助项目(
KJ
2020A1110,KJ
No
频率
(Hz)
1
7.
79
3
10.
11
5
14.
88
2
4
6
9.
84
12.
71
17
T1
58
能量分布(% )整车坐标系
T2
97
T3
R1
R2
R3
72
90
65
83
如图 1,左右悬置弹性中心点连线与 TRA 不重
合,特别是左悬置弹性中心偏离 TRA 轴 34mm。从
理论上讲,如果悬置系统的弹性中心连线能够与发
动机总成的质心重合,动总悬置系统在六个方向的
真计算,通过卡片设置,控制输出选项,得到悬置系
1 0 0 0
0 1 0 -zj
0
学模型,对模型作如下简化:动力总成简化为刚体,
通过具有 3 向刚度的 Bush
i
ng (衬套)弹性连接在
统的固有频率及悬置系统的能量 分 布 矩 阵,如 表 3
所示;动总悬置系统左右悬置弹性中心点及动总质
心到 TRA 轴距离如图 1 所示。
要求 的 85% ,也 就 是 说 现 状 的 动 总 悬 置 在 Z 向 振
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橡胶主簧由炭黑填充天然橡胶制作 怠速隔振和低频隔振较好； 高频（>200Hz)硬化，导致隔振变差； 动静比（1.2~2.5） 阻尼角（2~15°）
动态模量 阻尼
Exhibition
动态模量(MPa) 阻尼
2012/3/30
100 101 102 103 104 105 106
高降噪效果 耐高低温性能（-40°~120°） 良好的耐久性能以及位移控制
2012/3/30
5
2012上海汽车NVH控制技术研讨会
动力总成悬置系统设计
Exhibition
横置前驱平衡扭矩轴式悬置系统
悬包括左右支撑悬置与前后抗扭悬置的四点悬置布局、左右支撑悬置和下拉杆抗扭悬 置的三点悬置布局
Exhibition
2012/3/30
3
2012上海汽车NVH控制技术研讨会
整车NVH对悬置系统需求
悬置系统作用
隔离发动机的激励而引起的车架或车身的振动（小振幅） 隔离由于路面不平度的输入而引起动力总成的振动（大振幅） 支承汽车动力总成的重量（150kg~300kg） 承受作用于发动机的一切动态力（加减速、颠簸、转弯） 控制动力总成的位移和转角
频率 (Hz)
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2012上海汽车NVH控制技术研讨会
常见悬置结构特点
液压悬置结构特点
结构复杂，成本较高 多应用于中高档车发动机与变速箱侧 动态性能优异，可满足整车多种工况对悬置性能要求 工艺复杂，失效模式较多
梯形液压悬置
圆锥形液压悬置
Exhibition
矩形液压悬置
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常见悬置结构特点
橡胶悬置结构特点
结构简单、成本低廉 多用于小排量汽车变速箱侧 容易出现高频动态硬化，不利于隔振 大振幅激励下阻尼较低，不利于衰减振动
衬套式悬置
防扭连杆
圆锥形悬置
Exhibition
弹性柱悬置
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2012上海汽车NVH控制技术研讨会
常见悬置结构特点
8 10 8.85 Bounce >90 4.37 0.36 92.40 0.32 1.81 0.74
8 17 16.21 Roll >80 0.25 2.21 0.20 92.52 0.71 4.09
9 12 11.47 Pitch >90 0.42 0.27 2.42 0.59 98.27 -1.97
Quality
0.0816 0.0838 0.0919 0.168
83.6 94.6 92.4 92.5
8
8
2.4
8
0.102 98.3
8
0.143 87.5
8
Std. Dev. 0.0582 0.415 1.13 0.219 0.347 0.877
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12
2012上海汽车NVH控制技术研讨会
Exhibition
9
2012上海汽车NVH控制技术研讨会
动力总成悬置系统设计
Exhibition
动力总成悬置系统布局
TRA
1000
Mount loc
900
800
Vehicle Coordinate System
700
600
LHS
RHS
Z-Axis [mm]
500
400
REAR
300
FRONT
LZ4 X22F AWD
1800
REAR
LY7 X22F FWD LY7 X22F FWD
1900
LY7 X22F AWD LY7 X22F AWD
2000 –600 –500 –400 –300 –200 –100 0
100 200 300 400 500 600 700
Y-Axis [mm]
2012/3/30
8 18 13.26 Yaw >60 9.70 0.00 0.11 4.25 -1.58 87.52
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2012上海汽车NVH控制技术研讨会
动力总成悬置系统设计
Exhibition
动力总成悬置系统解耦设计
解耦优化与稳健性考虑
Robust distribution
Robustness Analysis
200
100
0
LZ4 X22F AWD LZ4 X22F AWD LY7 X22F FWD LY7 X22F FWD LY7 X22F AWD LY7 X22F AWD
–100 –600 –500 –400 –300 –200 –100 0
100 200 300 400 500 600 700 800
Exhibition
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4
2012上海汽车NVH控制技术研讨会
整车NVH对悬置系统需求
Exhibition
动力总成对悬置的要求
悬置具有较高的静刚度 悬置系统应具有低频（1～50HZ）大阻尼、大刚度，以衰减扭矩的波动、加减速和路
面激励 悬置在高频区域（50HZ以上），应具有小阻尼、小动刚度，以降低振动传递率和提
DOF
Engine mount
Ku
Kv
Kw
Trans mount
Ku
Kv
Kw
Fore/Aft 0.98 4.00 12.80 23.26 35.83 20.68
Lateral 18.91 1.99 1.92 13.79 41.51 12.53
Bounce 28.68 7.92 15.50 1.27 2.60 33.01
左右悬置为支撑悬置，不仅承担动力总成的自重，还承担动力总成在水平方向和垂直 方向的载荷
前后悬置或下拉杆悬置为抗扭悬置，主要承担动力总成在扭矩作用下的位移控制
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2012上海汽车NVH控制技术研讨会
动力总成悬置系统设计
横置前驱钟摆式悬置系统
左、右、后悬置呈三角形支撑动力总成，常用于A级乘用车 三者组合承担动力总成的水平方向与垂直方向的载荷和扭矩载荷
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2012上海汽车NVH控制技术研讨会
动力总成悬置系统设计
动力总成悬置非线性设计
在各种工况下，将动力总成的位移控制在指定的范围内 在各种工况下，动力总成的姿态是静平衡姿态的平行移动或者转动
Exhibition
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2012上海汽车NVH控制技术研讨会
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2012上海汽车NVH控制技术研讨会
常见悬置结构特点
液压悬置--粘弹阻尼悬置
上、下液室之间只有小孔（或惯性通道）连接 靠液体流过小孔的节流阻尼来衰减发动机振动 大阻尼特性在低频时可以控制发动机振动的位移 高频时会恶化隔振效果
动力总成悬置系统设计
动力总成悬置系统解耦设计
Robust – quality of rigid frequency
Exhibition
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2012上海汽车NVH控制技术研讨会
动力总成悬置系统设计
动力总成悬置系统解耦设计
Robust – quality of decoupling
0.19 0.18 0.26
0.12 0.00 0.02
57.17 0.01 0.23
3.56 0.05 0.01
Down strut
Ku
Kv
Kw
0.03 0.45 1.96
8.91 0.35 0.08
9.50 1.13 0.38
8.02 0.45 2.61
13.45 0.03 0.10
72.47 0.64 1.33
Class Fore/aft Lateral Bounce Roll
Pitch
Yaw
Nominal value (Hz)
8.15
7.16
8.85
16.2
11.5
13.3
Frequency
Quality
8
8
7.2 0.13 5.3
8
Decoupling
Std. Dev.
Nominal value (%)
Y-Axis [mm]
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2012上海汽车NVH控制技术研讨会
动力总成悬置系统设计
Exhibition
动力总成悬置系统解耦设计
刚体模态频率 解耦率Bounce、pitch
Freq. Lower Limit (Hz) Freq. Upper Limit (Hz) Frequency Calc. (Hz) Decoupling Calc. (%)
Roll
9.31 2.42 27.66 19.22 0.03 30.28
Pitch
8.14 0.01 0.67 62.94 11.32 3.35
Yaw
0.53 0.58 9.97 1.32 1.93 11.24
Down strut
Ku
Kv
Kw
32.44 0.21 0.07
0.31 0.46 0.00
T9 Exhibition
2012上海汽车NVH控制技术研讨会
动力总成悬置系统NVH性能开发
宁波拓普集团股份有限公司研发中心
Ningbo Tuopu Group Co., Ltd. - R&D Center
演讲者：段小成 dxc@
2012.03.30
1
2012上海汽车NVH控制技术研讨会
Exhibition
2012/3/30