发动机悬置设计指南

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。
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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。

动力总成悬置的设计方法

＜特点＞・左右悬置主要上下方向受力，支撑动力总成重量。前后悬置主要用来防止动力总成的翻转。上下方向和前后的翻转方向独立，悬置刚度易于调节。・可以将上下方向的悬置刚度设定的高、将防翻转方向的悬置刚度设定的低。容易将动力总成的上下振动和怠速振动解藕。
4. 设计阶段需要考虑的项目
(ａ)把各个自由度的振动解藕的同时使支持系统的固有振动频率在激振频率数的1/√2以下，从而提高振动隔离的效果。
确定悬置的具体型式
确定悬置的材料，形状
f=固有振动频率(Hz) K=悬置的动刚度(N/mm) m=悬置支撑的重量(kg)
δ=载荷/悬置静刚度
确定静态情况下的悬置中心位置
计算举例
动力总成重量 200kg(某悬置支撑载荷100kg) 发动机怠速转速 700rpm(23.33Hz) 固有振动频率(f) 振动传递率10～15%在振动传递率曲线上看到N/f=3
动力总成悬置的设计方法
1. 基本概念
输入项目
• 悬置的布置方式
• 动力总成的重量及各个支撑点的载荷
• 动力总成的转动惯量
输出项目输出项目悬置的刚度悬置的材料悬置支架
f 确定悬置的支撑位置
确定各支撑点的载荷 (总和等于动力总成的重量)
确定固有振动频率确定悬置的刚度
振动传递率→固有振动频率固有振动频率→悬置动刚度
3 悬置(还可能有连接拉杆) 连在弹性底盘结构上
第二种能够提供额外的减振效果。
优点
可以将动力总成和底盘结构预先分装在一起，然后再一起装到车身上。如果底盘结构和车身是弹性连接的话，还可以提供额外的减震效果，以减少从动力总成上传递到车身上的动态力。
缺点
底盘结构增加了重量和成本。比较低的悬置点离动力总成的最小运动轴线较远，因此会有较大的动态运动。

发动机悬置设计步骤

由于车型开发中需要对发动机悬置进行设计计算，需贵公司提供如下数据，望贵公司能给予帮助，谢谢。

1、发动机总成的总质量，包括内部注满的机油和冷却液。

2、发动机总成的质心位置．
3、发动机总成主惯性袖的位置；
4、动力总成绕三个主惯性铀的转动惯量；
5、发动机机体后端面与飞轮壳接合面上的静态弯矩，
6、发动机的最大扭矩及怠速转速,
8、计算发动机变速器总成在悬置软垫上可能引起的最大转矩反作用力．可用两种计算标准，一是发动机发出最大扭矩时，另一是发动机在额定功率点时（包括最大变速器减速比），然后根据软垫制造商提供的软点＂负荷－变形＂曲线，核对所选择的软垫是否能承受这一作用力及软垫的最大变形量是否在合理的范围内
９、按实际应用情况，确定动态负荷冲击加速度的数值．
１０、设计悬置支架按动态负荷进行强度校核若发动机制造商没有提供机体后端面与飞轮壳结合部位的静态弯矩限制，则应按动态负荷计算该部位的弯矩和工作应力，保证该薄弱环节安全可靠
１１、选择合适的悬置软垫，应能承受上述动静态负荷，并满足隔振要求，确定软垫的刚度１２、根据所选择的软垫的压缩和剪切刚度及系统布置形式，分别计算前后悬置的垂直综合刚度，侧向综合刚度和扭矩综合刚度及相应的固有频率（如果是平置式布置，则系统的垂直方向固有频率和隔振效率可从软垫制造商提供的坐标图上根据静态变形量确定）
１３、确定发动机的外激振频率
１４、通过软垫制造商提供的坐标图，按照软垫的静态压缩量以及外激振频率，确定悬置系统的隔振效率．
１５、检查悬置系统是否具备克服其他外力和惯性力的能力，必要时应设置限位装置
１６、选择能满足工作环境条件的需要的悬置软垫的材料
１７、校核悬置系统的结构布置能否适应整车提供的空间，确保不与周围的零部件发生干涉１８、试验。

悬置设计

发动机悬置系统的初步设计（一）1 发动机悬置系统的功用及激振力分析发动机悬置系统（以下简称悬置系统）应该具备:①隔振功能;②支承限位功能;③降噪等功能。

发动机总成本身是一个内在的振动源, 同时又受到来自外部的各种振动干扰, 使其处于复杂的振动状态, 引起周围零件的损坏和乘坐的不舒适等。

其中:燃烧激振频率, 是由发动机气缸内混合气燃烧, 曲轴输出脉冲扭矩, 导致发动机上反作用力矩的波动, 从而使发动机产生周期性的扭转振动, 其振动频率实际上就是发动机的发火频率,计算公式为[2] :其中: f1——点火干扰频率, Hz; n——发动机转速, r/min; i——发动机气缸数; —发动机的冲程系数（2 或4）。

惯性力激振频率, 是由发动机不平衡的旋转质量和往复运动的质量所引起的惯性激振力和激振力矩的频率。

它与发动机的缸数无关, 但惯性力的不平衡量与发动机缸数和结构特征有着密切关系。

计算公式为[2]:其中: f2——惯性力激振频率, Hz; n——发动机转速, r /min; Q——比例系数（一级不平衡惯性力或力矩Q=1、二级不平衡惯性力或力矩Q=2）选用的直列四缸发动机（见图3）, 其主要激振力为低速区段的二阶扭矩波动和高速区段的二阶惯性力, 表达式为（1-3）[3]:式中, γ为总成布置倾斜角（通常指布置后曲轴与水平面的夹角）; m 为单缸活塞及往复运动部分质量; r 为曲柄半径; λ为曲柄半径与连杆长度之比（λ=r/L）; ω为发动机曲轴角速度（ω=2πn /60）; Me0 为发动机输出扭矩平均值; A 为2、3 缸中心线至动力总成重心的纵向X 距离。

2 发动机悬置系统支承点位置的最佳设计在确定悬置系统支承点位置时, 应该考虑到低速（怠速）和高速时的不同要求。

发动机总成在低速运转时, 其自身的弹性振动影响较小, 将其看成刚体, 按照刚体运动理论进行研究; 高速时自身弹性振动影响较大, 必须通过试验得到其弹性振动形态, 选择振幅最小的位置, 即将悬置系统支承点布置在弹性振动的节点位置上。

发动机悬置的结构、作用、设计要求

目录发动机悬置的结构、作用、设计要求 (2)1.1 悬置的作用 (2)1.2 悬置的设计要求 (2)1.3 悬置的设计结构 (2)1.4 悬置的布置 (5)1.5 悬置系统设计程序 (9)1.1 悬置系统安装要求 (10)发动机悬置的结构、作用、设计要求1.1 悬置的作用悬置元件既是弹性元件又是减振装置，其特性直接关系到发动机振动向车体的传递，并影响整车的振动与噪声。

1.2 悬置的设计要求1.2.1 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，不与底盘上的其他零部件发生干涉。

同时在发动机大修前，不出现零部件损坏。

1.2.2 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。

1.2.3 能充分地隔离由于路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。

1.2.4 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。

1.3 悬置的设计结构1.3.1 发动机悬置软垫的设计-金属板件和橡胶组成1.3.1.1 悬置软垫的负荷通常前悬置位于发功饥机体前端或机体前部两侧，与后悬置相比、远离动力总成的质心，因此动力总成的垂直静负荷主要由后悬置承担，而前悬置主要承受扭转负荷。

对后悬置来说．距离动力总成的主惯性轴较近，承受较小的扭转负荷及振幅。

同时，由于它处于发动机动力输出端，受传动系不平衡力的严重干扰和外部轴向推力的冲击，当发动机输出最大转矩时．支承点出现的最大反作用力也应由后悬挂来承担。

所以后悬置的垂直刚度较大，也起着限制动力总成前后位移的作用。

悬置系统同样还承受了汽车行驶在平平道路上的颠簸、冲击、汽车制动及转向时所产生的动负荷。

1.3.1.2 悬置软垫的机构形式在设计发动机悬置时。

必须充分的考虑悬置的使用日的，例如支承的质量和限制的位移等，选择合理的形状。

悬置的基本形式有三中，即压缩式、剪切式和倾斜式。

给出了这二种悬置的基本特性及用途。

通常采用倾斜式的悬置结构，利用这种悬置的弹性特性，支点设定可以获得较大的自由度。

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。

动力总成悬置系统匹配设计指南

动力总成悬置系统匹配设计指南
目次
1 范围......................................................................................................................................................................1 2 规范性引用文件 ..................................................................................................................................................1 3 符号定义 ..............................................................................................................................................................1 4 动力总成悬置系统的基本知识 ..........................................................................................................................2
2 规范性引用文件
下列文件对本文件的引用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
GB/T 3512 硫化橡胶或热塑性橡胶热空气加速老化和耐热试验 GB/T 7759 硫化橡胶、热塑性橡胶常温、高温和低温下压缩永久变形测定 GB/T 7762 硫化橡胶或热塑性橡胶耐臭氧龟裂静态拉伸试验 GB/T 528 硫化橡胶或热塑性橡胶拉伸应力应变性能的测定 GB/T 531.1 硫化橡胶或热塑性橡胶压入硬度试验方法第一部分：邵氏硬度计法(邵尔硬度） GB/T 1682 硫化橡胶低温脆性的测定单试样法 Q/J B019 整车金属零部件涂层技术条件