汽车发动机悬置设计说明
发动机悬置的结构、作用、设计要求
发动机悬置得结构、作用、设计要求1.概述:随着当前底盘、发动机技术得日臻完善，车辆得振动、噪声得控制转而成为各个整车厂在研发上得重中之重。
据统计分析在一个车辆系统得上万个零部件中,对振动起关键作用得大概有二百个。
它们又分别在整车得振动系统中起不同得作用。
这里仅对发动机产生得振动经由发动机悬置到车身得振动系统得结构、作用、设计要求给出一定程度得阐述与说明.振动情况及位置频率Hz路面激励得频率范围车体1～3座椅与驾驶员４~8发动机总成5～1８前后桥10～16车轮共振11~１5排气管机械系统1２～22发动机得振动频率范围怠速抖动20～３0车体弯曲扭转2５~40方向盘抖动2５～40发动机总成弯曲13０～２3０排气管气体系统１０0～１000变速器噪声35０~6０0进气系统噪声100～600发动机噪声１００0～5０0０基于汽车振动学得相应设计优化,应最大可能得避免整车主要部件在各种工况下得振动耦合.悬置得作用概括来说就就是对发动机振动与路面激励得隔离与吸收，减少乘客舱中人所受得影响，降低其她零部件因为过多振动产生得疲劳破坏。
2.悬置系统得结构2.1布置概念：◆前轮驱动——较低排量,◆后轮驱动-—较大排量.质量发动机+变速箱发动机+变速箱+驱动轴转距约1/4得驱动转距Ｔ全部得驱动转距T转距纵向横向方向●动力总成横置,如尊驰、骏捷等。
4G63 4G64 4G934G18 等动力总成中华1、8T 宝来等车得动力总成。
2.2结构概念：●橡胶悬置悬置结构为橡胶+金属支架，在低频、大振幅得动刚度与滞后角变化小。
在高频、小振幅激励下得动刚度与滞后角变化不大，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。
●液力悬置悬置结构为橡胶形腔+液体(乙二醇）+金属支架,在低频、大振幅得激励下具有大阻尼；在高频、小振幅得激励下具有小刚度。
可根据实际与成本情况决定采用一个液压悬置还就是采用多个液压悬置。
常用于发动机左右悬置。
汽车动力总成悬置系统优化设计PPT课件
旋转惯性力
Pr m1r 2
其水平和垂直的两个分量：
PjⅡ m2r2 cos 2 二级往复惯性力；
注：二级以上往复惯性力很小，已略去。
Prx m1r2 cost Pry m1r 2 sint
二、汽车动力总成悬置系统激振源
2. 发动机的干涉力和力距
c. 惯性力系的平衡 发动机平衡的含义：
惯性力系平衡； 转矩的均匀性。
三、汽车动力总成在车架上的振动
1. 发动机的自由振动
2)系统模型
如图3－1所示。
3)、自由振动方程
整机振动可分解为随同它的质心c点沿 X 、Y 、Z
的三个平动，和绕质心的转动。在微振动条件下，其角
位移可用绕 X 、Y 、Z 轴的转角 、 、 表示。当刚
体作六自由度自由振动时，有如下的表达式：
Mxc Fx
对因汽车摆动造成的车架扭转具有良好的运动顺从性。 阻抗和隔绝动载荷
有效地抑制在汽车行驶中，因道路凹凸不平而引起的激振影响 支承动、静载荷
在所有工况下，承受所有动、静载荷，并使动力总成在所有方 向上的位移处于可接受的范围内，不与底盘上的其他零部件发 生干涉。 保证发动机机体与飞轮壳的连接面弯矩不超过允许值。 保证合理的使用寿命
二、汽车动力总成悬置系统激振源
4. 激振频率分析
经分析可知：
a. 由不平衡量引起的激振力是离心力，它与转速成正比，只有在高转速时其作用 才显著。
b. 均匀点火脉冲的激励作用只有在低速时才明显。由上可知，发动机作为激振源 的激振频率范围为：
c. 地面激振频率范围：
1.5～2.5
可作为悬置设计时依据。
式中：Q －比例常数，一阶不平衡力Q＝1，二阶不平衡力Q＝2 c. 传动轴（变速器挂直接档）不平衡质量引起的激振频率：
汽车悬置系统设计规范指南.doc
悬置系统设计指南编制：审核：批准：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）。
（图1-3）主惯性坐标系4：扭矩旋转轴坐标系：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TRA方向，Y方向和Z方向可任意选择只要符合右手法则。
01-发动机悬置设计_20200225211148
p 弹性中心：作用于动力总成上的外力，如果通过悬置系统的弹性中心，则动力总成 只会发生平动而不产生转动。反之，动力总成在产生平动的同时还会产生转动，即 运动耦合。 同样，如果一个外力矩绕弹性中心主轴线作用于动力总成上时，动力总成只会 产生转动而不产生平动。反之，在产生振动的同时还会产生平动，出现两自由度运 动耦合。 弹性中心是由弹性原件的刚度和几何布置决定的，与被支承物体的质量无关。 理论上如果动力总成的质心通过发动机悬置的弹性中心时，就可获得六个自由度上 的振动解耦。 但在实际中是很难实现的，发动机的激励主要是垂直和扭转，因此只要在主要 振动方向进行解耦即可。
纵置取二阶张量矩阵逆阵中的第一列进行归一化，而横置对第二列进行归一化。 横置动力总成扭矩轴与动力总成坐标系下x，y，z轴夹角的方向余弦为：
February 25, 2020
Book of medicine also, good reading can cure a fool. Ø 解耦设计-弾性轴
February 25, 2020
Ø 解耦设计-扭矩轴
弹性中心
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左悬置
右悬置
主惯性轴、扭矩轴及曲轴位置中心 线相对位置示意图
横置动力总成悬置系统扭矩轴的计算 横置动力总成悬置系统中扭矩轴的计算方法与纵置的计算方法类似，不同点在于
另外，由于各自由度振动的互为耦合，很难对某个产生共振的自由度上的频率进行 个别改进而不影响其它自由度上的隔振性能。
汽车悬置系统设计指南(一)2024
汽车悬置系统设计指南（一）引言概述：汽车悬置系统是汽车底盘系统的重要组成部分，对于汽车的驾驶稳定性和乘坐舒适性至关重要。
本文旨在提供汽车悬置系统设计的指南，帮助读者了解悬置系统的基本原理和设计要点，从而优化汽车悬置系统的性能与驾驶舒适。
正文内容：一、悬置系统基本原理1. 悬置系统的定义和作用2. 悬置系统的基本组成部分3. 悬置系统的工作原理4. 悬置系统与驾驶稳定性的关系5. 悬置系统与乘坐舒适性的关系二、悬置系统设计要点1. 悬置系统弹簧的选取和设计2. 悬置系统减震器的选择和调整3. 悬置系统阻尼的调节和优化4. 悬置系统材料的选择与优化5. 悬置系统与车体结构的匹配设计三、悬置系统振动控制1. 悬置系统振动类型与特性2. 悬置系统振动控制的方法3. 悬置系统调频器的设计与优化4. 悬置系统振动控制与驾驶稳定性的关系5. 悬置系统振动控制与乘坐舒适性的关系四、悬置系统磨损与维护1. 悬置系统磨损的原因与表现2. 悬置系统磨损程度的检测方法3. 悬置系统磨损的预防与延长寿命的方法4. 悬置系统维护的注意事项5. 悬置系统维护对驾驶稳定性和乘坐舒适性的影响五、悬置系统创新与发展趋势1. 悬置系统新材料的应用2. 悬置系统主动控制技术的发展3. 悬置系统电子化的趋势4. 悬置系统智能化的发展5. 悬置系统可持续发展的方向结论：通过本文的介绍，读者可以更好地理解汽车悬置系统的设计原理和要点，并在实际应用中引导悬置系统的优化与改进。
汽车悬置系统的设计不仅影响驾驶稳定性和乘坐舒适性，也与汽车的安全性和性能密切相关。
因此，合理设计和维护汽车悬置系统对于提高整车的操控性和乘坐舒适性至关重要。
未来，随着汽车技术的飞速发展，悬置系统将面临更多的创新与发展机遇，我们期待悬置系统能够更好地满足人们对于汽车驾驶体验和乘坐舒适性的需求。
汽车发动机悬置系统的设计指南
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。
发动机悬置系统设计理论基础
发动机悬置系统常用材料
高强度钢
用于制造承受较大载荷的悬置支架和 连接件，具有较高的强度和刚度。
铝合金
复合材料
如玻璃纤维增强塑料（GFRP）和碳纤 维增强塑料（CFRP），具有轻质、高 强度和耐腐蚀等优点，适用于需要减 轻重量的部件。
质量轻，散热性好，常用于制造需要 轻量化的部件，如悬置支架和连接件 。
引入仿真分析
利用仿真分析工具对悬置系统进行优 化设计，提高设计效率。
强化试验验证
通过试验验证设计的有效性，确保实 际应用中的性能表现。
持续改进与创新
关注行业动态，不断改进和创新发动 机悬置系统设计技术，提高整车性能 。
感谢您的观看
THANKS
材料创新
新型高阻尼材料和复合材料的出现将为发动机悬 置系统的发展提供更多可能性，提高减振效果和 耐久性。
模块化设计
为了便于维护和更换，发动机悬置系统将趋向于 采用模块化设计，降低生产成本和维修成本。
05
发动机悬置系统设计中的 问题与解决方案
发动机悬置系统设计中的常见问题
振动传递
发动机产生的振动通过悬置系 统传递至车架，影响整车舒适
发动机悬置系统设计理论基 础
目 录
• 发动机悬置系统概述 • 发动机悬置系统设计理论 • 发动机悬置系统材料与制造工艺 • 发动机悬置系统设计实例分析 • 发动机悬置系统设计中的问题与解决方案
01
发动机悬置系统概述
发动机悬置系统的定义
发动机悬置系统是汽车动力总成的重 要组成部分，主要负责将发动机固定 在车架上，并隔离发动机的振动和噪 音，以保证车辆的舒适性和稳定性。
它由多个橡胶悬置组成，每个悬置具 有不同的刚度和阻尼特性，以适应不 同的振动频率和幅度。
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，并且保证其三整车技术部设计指南74个方向的位移和绕三个轴的转角在一定的限度内；b)发动机自身振动的隔离,即不让发动机不平衡力所造成的振动过分地传向车向车f i f IDLE / 2身,这就要求各悬置的固有频率与各激励源的频率必须满足的条件，其中，f i为各悬置的固有频率，f IDLE为怠速时各激励源的频率。
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Ｓtan/
Dec. 18. 2006
连接世界的解决方案 Your link to global solution
一:发动机悬置系统的设计流程
二:发动机悬置系统设计简介
1.外部需求:
发动机悬置系统的功能： ● 隔离所有的振动。 ● 支持发动机的重量。 ● 在加速，制动，转弯时控制
二:发动机悬置系统设计简介
10.发动机悬置系统的优化选择和验证方法: 通过ADAMS和FEA分析,我们可以得到设计完成的发动机悬置的NVH
结果,并通过调整悬置弹性中心的位置坐标和悬置的刚度,阻尼来进行调 整系统,使之能够达到最优化的结果.
三:整车NVH性能评估
1.车身. 2.子系统. 3.车门. 4.玻璃. 5.发动机前仓盖. 6.悬架. 7.轮胎. 8.内饰件. 9.方向盘. 10.发动机和边变速箱. 11.传动轴. 12.排气系统. 13.连接件. 14.风扇和空调压缩机,液体. 15.司机 16.载荷(人员和行李)
二:发动机悬置系统设计简介
4.发动机悬置系统输入条件:
4.1 发动机规格型号, XX L,XX缸,活塞排列方式,最高转速,最大扭矩,怠速转 速,点火顺序,重量等.
4.2 变速箱型号,重量,X档,传动比等. 4.3 动力总成安装倾角以及移动转动的约束量. 4.4 动力总成的重心和转动惯量(在发动机坐标系下). 4.4 动力总成和悬置在前仓允许的安装位置以及悬置的弹性中心在发动机
主动悬置
成本和复杂程度
液压悬置
以前
橡胶悬置
传统悬置 现在
半主动悬置 将来
被传递到基础的力 激励力 隔振水平
二:发动机悬置系统设计简介
6.发动机悬置的隔振原理和理论:
激励频率 系统固有频率
二:发动机悬置系统设计简介
7.发动机悬置重在前仓中的布置方案:
ห้องสมุดไป่ตู้
四点(三点)
三点
实际上,我们在为客户开发发动机悬置系统时,往往发动机已经制造完成. 前仓中其他附件的形状和位置也已经固定,所以留给发动机悬置点的位 置已没有太多的选择.所以我们希望在为客户开发发动机悬置系统的时 候,在设计新车型的前仓空间和设计发动机时,我们就要于客户一起工作 便于以后发动机容易按要求布置,得到好的NVH性能.
发动机的移动
◆ 人体，包括心脏，胃 等身体各器官在垂 明 直4－8HZ，水平1－2HZ范围内会出项
显的共振现象，这也是人体对震动最敏 感的频率范围。
◆ 政府对车辆通过噪声，驾驶室内噪声 的要求 发动机悬置系统的振动来源：发动机内 部燃烧和往复运动不平衡惯性， 以及从路面传递的任意振动， 由于曲轴的运动造成的扭转.
二:发动机悬置系统设计简介
8.发动机悬置系统的六阶固有频率的计算: 目前一般有两种方法得到发动机悬置系统的六阶固有频率,一种是模态
分析,一种是直接测量(专用的测试实验台架和激振器)
9.发动机悬置系统的解耦设计: 解耦设计一般的是指动力总成在受到激励时,因为动力总成我们一般把
它看成一个刚体,它有六个方向的运动,我们在设计发动机悬置系统的时 尽量使各个方向上的运动相互解耦.
坐标系下的坐标. 4.5 发动机悬置系统的工作温度范围. 4.6 发动机悬置的耐腐蚀要求. 4.7 动力总成所受到的最大冲击加速度. 4.8 动力总成悬置系统的要求的布置形式(三点或四点,橡胶或液压),以及动
力总成的安装位置(前置或后置,纵置或横置等).
二:发动机悬置系统设计简介
5.发动机悬置的发展趋势:
在0到25赫兹范围内,发动机动力总成表 现为一个刚体,在高频时,由于发动机动 力 现总成与其他的部件连接在一起,则表 出弹性体.
二:发动机悬置系统设计简介
2.刚体运动:
任意一个刚体有自己的重心和两两正交的惯性轴,所以刚体在空间中有六 个自由度,分别是沿三各轴的移动和三个轴的转动.如果一个外部的激励作 用于刚体的中心,刚体就只有移动没有转动,但如果激励不是作用于刚体的 重心位置,则刚体不仅有移动还有转动.在这种情况下,就有一个中心也就是 冲动击”中心”,这个中心的位置是不受力的,因此,如果有一个激励作用于发 机的前悬置,这个中心就位于在发动机后悬置的附近,如果我们在这点放置 一个悬置,则由于激励产生的力就不会传递到车身上.我们可以通过下面的 公式来得到这个中心的位置:
A*B=J/M 其中: A为前悬置到重心的距离.
B为后悬置到重心的距离. J 为发动机相对于某一个惯性轴的转动惯量. M 为发动机的重量.
二:发动机悬置系统设计简介
3.刚体重心和转动惯量的测量:
对于一个规则的刚体,我们能够很容易 得到刚体的重心和转动惯量,但对于一 个非常复杂且不规则的刚体,我们却很 难得到这些参数,对于发动机,通过计算 机的模型虽然我们也可以得到,但由于 制的造误差和材料的均匀性等其他因素 影响,得到的数据往往有一些差异(根据 我们对CHERY实际检测数据),目前发 动心机一般有三种测量方法可以得到重 和转动惯量:单线摆,双线摆,三线摆,相 对很来说三线摆是一种比较简单但误差 小的方法,我们公司现在已经具备这种 检测设备和检测能力,可以为客户检测
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