动力总成悬置系统隔振分析及优化
《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已成为评价汽车舒适性和稳定性的重要指标。
动力总成悬置系统作为汽车的重要组成部分，其振动问题直接影响着汽车的乘坐舒适性和行驶安全性。
因此，对汽车动力总成悬置系统进行振动分析，并在此基础上进行优化设计，对于提高汽车的整体性能具有重要意义。
本文旨在分析汽车动力总成悬置系统的振动特性，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连接发动机、变速器等动力总成部件与车身的重要装置，其主要作用是减少动力总成传递到车身的振动和噪声，保证汽车行驶的平稳性和舒适性。
该系统通常由发动机悬置、变速器悬置等组成，其性能的优劣直接影响到汽车的乘坐舒适性和行驶安全性。
三、汽车动力总成悬置系统振动分析（一）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运转和道路的不平度等因素。
发动机的运转会产生周期性激励力，导致动力总成产生振动；而道路的不平度则会使汽车产生颠簸，进一步加剧动力总成的振动。
这些振动会通过悬置系统传递到车身，影响汽车的乘坐舒适性和行驶安全性。
（二）振动分析方法针对汽车动力总成悬置系统的振动问题，常用的分析方法包括理论分析、仿真分析和实车测试等。
理论分析主要是通过建立数学模型，对系统的振动特性进行预测和分析；仿真分析则是利用计算机软件对系统进行模拟分析，预测系统的振动特性；实车测试则是通过在实际道路上进行测试，获取系统的振动数据，为优化设计提供依据。
四、汽车动力总成悬置系统优化设计（一）设计目标汽车动力总成悬置系统的优化设计旨在提高系统的减振性能和隔噪性能，保证汽车行驶的平稳性和舒适性。
具体目标包括降低动力总成的振动和噪声传递到车身的幅度，提高乘坐舒适性；减少发动机运转对汽车行驶稳定性的影响，提高行驶安全性。
（二）优化设计方案针对汽车动力总成悬置系统的振动问题，可以采取以下优化设计方案：1. 改进悬置结构设计。
动力总成悬置系统优化及稳健性分析
动力总成悬置系统优化及稳健性分析动力总成悬置系统是指汽车中发动机、变速器和驱动轴等汽车动力总成部件的组成系统，它对车辆的性能和安全性具有重要的影响。
因此，优化动力总成悬置系统的设计和提高其稳健性是汽车设计和生产中的一个重要课题。
在动力总成悬置系统设计中，需要考虑多个方面，包括系统整体重量、系统刚度、支撑件材料选用、降低噪音、减少振动等。
为了实现这些要求，通常需要结合数值分析和实验方法进行优化设计。
在系统整体重量的优化方面，设计师可以采用新型材料或优化零部件设计等措施来减轻体重。
例如，使用降低密度但强度较高的铝合金，或采用轻量化的减震器等。
在系统刚度方面，可以通过各种方式提高系统刚度，例如增加材料厚度、设计增加支撑件数量和位置等方案，同时还可以结合实验技术和数值分析方法，优化系统的刚度。
在支撑件材料选用方面，需要考虑动力总成悬置系统所处环境的特殊性质，如温度、湿度、腐蚀等，并且应该考虑到材料成本、加工工艺性、可靠性等因素。
这些要素均需在材料选用过程中进行综合考虑。
在噪音和振动方面的优化，需要采用减震、减振等措施，例如在发动机与车身之间设计隔振器，利用减振器改善驾驶稳定性并降低噪音。
同时，还可以采用模拟试验和理论模拟等方法，以确定系统的不同工况下的振动和噪声水平，并加以适当的改善。
此外，动力总成悬置系统的稳健性分析也是一个非常关键的方面。
系统的稳健性指的是系统能够在各种不确定情况下保持良好的性能和稳定性。
在系统的稳健性分析中，需要考虑到各种可能的负载情况、失效情况和故障情况，并结合设计要求和汽车行驶情况，确定系统的最佳稳健性设计方案。
这一过程需要采用可靠性分析方法，综合评估系统的稳健性。
总之，动力总成悬置系统的优化和稳健性设计是汽车工程设计中的一个重要环节。
通过采用先进的设计方法和技术手段，可以不断提高汽车的性能和安全性，满足消费者不断增长的需求和期望。
此外，为了实现动力总成悬置系统的优化和稳健性设计，需要充分了解系统的工作原理和特性。
基于ADAMS的某客车动力总成悬置隔振性能分析
基于ADAMS的某客车动力总成悬置隔振性能分析悬置隔振系统是客车动力总成中重要的部分，其主要功能是减少发动机和驱动系统产生的振动传递到车身上，提高行车舒适度和乘坐品质。
本文将通过ADAMS软件对客车动力总成悬置隔振性能进行分析。
首先，建立悬置隔振系统的ADAMS模型。
模型包括发动机、传动系统、悬置部件和车身等组成部分。
通过ADAMS中的建模工具，可以将实际客车的悬置隔振系统进行准确的建模和仿真。
在建模完成后，我们需要设定模型的初始参数，包括发动机的转速、传动系统的传动比、悬置部件的刚度和阻尼等。
这些参数的设定将直接影响到悬置隔振系统的性能。
接下来，进行动力总成悬置隔振性能的仿真分析。
首先，我们可以对模型进行静态分析，确定悬置部件的初始位移和应力分布。
然后，通过ADAMS的动力学仿真工具进行动态分析，模拟车辆在不同路况下的行驶情况。
通过仿真分析，我们可以得到悬置隔振系统的关键性能指标，包括悬置部件的位移、速度和加速度等。
这些指标可以直接反映出悬置隔振系统的动力学性能和舒适性。
在分析过程中，还可以通过ADAMS的优化工具进行参数优化。
根据实际需求，我们可以通过调整悬置部件的刚度、阻尼和质量等参数，来优化悬置隔振系统的性能。
通过反复的优化过程，可以得到最佳的悬置隔振系统参数组合，以提高客车动力总成的舒适性和乘坐品质。
最后，根据仿真分析的结果，我们可以对悬置隔振系统进行改进和优化。
例如，增加悬置部件的刚度和阻尼，可以提高系统的抗震性能；调整悬置部件的质量分布，可以平衡车身的重心，提高行驶稳定性。
综上所述，基于ADAMS的客车动力总成悬置隔振性能分析，可以通过建立准确的ADAMS模型，进行静态和动态的仿真分析，优化参数组合，改进和优化悬置隔振系统的性能，以提高客车的行车舒适度和乘坐品质。
汽车动力总成悬置系统的隔振率优化研究
汽车动力总成悬置系统的隔振率优化研究摘要发动机是引起汽车振动的主要激励源之一，因此，研究发动机动力总成悬置系统隔振率优化对于改善汽车乘坐舒适性具有重要意义。
在设计中，当动力总成和车身骨架结构的基本数据已经确定后，可通过调整动力总成悬置系统悬置元件的刚度、安装位置、安装角度以及阻尼等，改善动力总成向车架振动的传递，提高系统的隔振率。
本文以校车为研究对象，首先，论述了动力总成悬置系统相关技术研究进展；其次，对用三线扭摆法测量的发动机动力总成的惯性参数合理性进行了简单评估，建立了动力总成悬置系统等效有限元模型，并对其进行了模态及解耦度分析；再次，研究了发动机激励力；接着，根据企业提供的车身简图建立了车身骨架有限元模型，并对其进行了自由模态分析；最后，建立由发动机动力总成悬置系统、车身骨架和等效车桥简化模型构成的组合模型，施加载荷，进行隔振率计算，并进行了以提高隔振率为目标的悬置系统自动寻优计算，优化后使综合隔振率值（各悬置元件隔振率的平均数）从优化前-0.33dB提高到17.9dB。
本论文密切结合实际，具有较好的理论与应用价值。
关键词：动力总成悬置系统；模态分析；瞬态分析；隔振率；优化设计STUDY OPTIMIZATION OF VIBRATION ISOLATION RATE FOR AUTOMOBILE ENGINE POWERTRAIN MOUNTINGSYSTEMABSTRACTEngine is one of the main excitation sources of vehicle vibration, therefore, the research on engine powertrain mounting system vibration isolation rate optimization has great significance to improve the car comfort. In design, when the basic data of powertrain and body frame structure has been determined, by adjusting the mounting element’ stiffness of powertrain mounting system, installation site, installation angle and damping etc., make each order natural mode of vibration of the powertrain mounting system to achieve reasonable allocation, reduce the delivery from powertrain to frame vibration as far as possible and improve the vibration isolation rate of the system.This paper takes school bus as the object of study, first of all, expounding the research progress of powertrain mounting system’s correlation technique; secondly, evaluating the inertial parameters of the engine’s powertrain which measuring by three wire twist method, rationality simply ,establishing the equivalent finite element model of the powertrain mounting system and analysis the modal and decoupling ; again, analysis engine excitation force; then, setting up the finite element model of body frame according to the data provided by enterprise and carrying out the free modal analysis for it; finally, establishing the composite pattern which is made up by engine powertrain mounting system , body frame and simplified model of equivalent axle, applying load , analysis the vibration isolation rate, and carry out the automatic optimization of vibrationisolation rate for system, the value of integrated vibration isolation rate from -0.33dB to 17.9dB after optimization.Combined with practice closely, this paper has good theory and application value.KEY WORDS: Powertrain mounting system; Modal analysis; Transient analysis; Vibration isolation rate; Optimization design目录摘要 (I)ABSTRACT (II)目录 (IV)第一章绪论 (1)1.1 概述 (1)1.2 动力总成悬置系统相关技术研究进展 (2)1.2.1 悬置元件的发展 (2)1.2.2 悬置系统研究进展 (3)1.2.3 隔振设计研究进展 (5)1.3 本文研究目的和研究工作 (6)1.3.1 研究目的 (6)1.3.2 本文的研究工作 (6)1.4 小结 (7)第二章动力总成悬置系统模型的分析与建立 (8)2.1 动力总成悬置系统的构成 (8)2.2 悬置元件简化模型 (8)2.2.1 悬置元件简化模型 (8)2.2.2 悬置元件刚度动静比的确定 (9)2.3 悬置系统的布置形式 (9)2.3.1 悬置点数量 (10)2.3.2 悬置系统的布置形式 (11)2.4 动力总成悬置系统等效模型 (13)2.5 小结 (15)第三章动力总成悬置系统的模态与解耦度分析 (16)3.1 动力总成悬置系统模态分析理论 (16)3.2 动力总成悬置系统振动解耦理论 (17)3.2.1 弹性中心法 (17)3.2.2 主惯性轴坐标系下的解耦 (17)3.2.3 能量解耦法 (17)3.3 质心和转动惯量的测量 (18)3.4 惯性参数合理性分析 (21)3.5 动力总成悬置系统模态匹配原则 (22)3.6 悬置系统模态分析与解耦度计算 (23)3.7 小结 (24)第四章发动机激振力分析 (25)4.1 单缸发动机的曲柄连杆机构受力分析 (25)4.1.1 往复惯性力 (26)4.1.2 旋转惯性力 (27)4.1.3 气体作用力 (27)4.1.4 作用在曲轴上的反作用力 (28)4.2 四缸发动机的曲柄连杆机构受力分析 (28)4.2.1 旋转惯性力合力 (28)4.2.2 一次往复惯性力合力 (29)4.2.3 二次往复惯性力合力 (29)4.2.4 旋转惯性力矩 (29)4.2.5 一次往复惯性力矩 (30)4.2.6 二次往复惯性力矩 (30)4.3 载荷计算 (30)4.4 发动机激振频率分析 (32)4.5 小结 (33)第五章以柔性车身骨架为基础的动力总成悬置系统模态分析 (34)5.1 车身骨架模态分析 (34)5.1.1 车身骨架建模 (34)5.1.2 车身骨架模态分析 (35)5.2 组合模型的建立 (37)5.3 组合模型模态分析 (38)5.4 小结 (41)第六章动力总成悬置系统的隔振率分析与优化 (42)6.1动力总成悬置系统隔振率分析 (42)6.1.1 悬置系统振动传递率和隔振率理论 (42)6.1.2 施加载荷 (45)6.1.3 隔振分析 (46)6.2 悬置系统的隔振率优化 (53)6.2.1 悬置系统隔振率优化数学模型 (53)6.2.2 悬置系统隔振率优化 (55)6.3 小结 (63)第七章总结与展望 (64)7.1 总结 (64)7.2 展望 (64)参考文献 (66)致谢 (71)攻读学位期间发表的学术论文目录 (72)符号说明第一章绪论1.1 概述随着科技的进步，人们在汽车安全性、动力性、操纵性的基础上又提出了舒适性，因此对影响舒适性的振动、噪声与不平顺性等因素的重视程度在不断提高。
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
汽车动力总成悬置系统隔振特性仿真优化
汽车动力总成悬置系统隔振特性仿真优化随着人们生活水平的提高，汽车乘坐舒适性越来越受到人们的重视。
其中汽车NVH性能是评价汽车舒适性的关键指标之一。
动力总成悬置系统对整车的振动有着较大的影响，它的功能主要是隔振，支撑，限位。
其中支撑和限位在悬置系统的设计中较易实现，隔振功能在实车中受影响的因素较多，不易满足隔振要求。
动力总成悬置系统的首要功能是隔离动力总成振动向车身及车厢内部的传递，尤其是控制发动机在怠速工况下的低频抖动，并隔离发动机在高速运转时引起的车厢内高频噪声。
因此动力总成悬置系统对整车隔振起着至关重要的作用。
悬置系统的合理设计，能有效的起到隔振作用。
标签：动力总成；悬置系统；隔振传递率；优化设计引言：动力总成悬置系统隔振性能的优劣影响整车的NVH特性。
设计合理的动力总成悬置系统可有效地降低整车的振动和噪声，改善汽车的乘坐舒适性，还可延长发动机和其他零部件的使用寿命。
一般提高系统的隔振性能主要通过两种方式：其一，改变悬置元件本身的结构，使之具有最佳的隔振性能；其二，通过对悬置系统相关参数进行合理配置，达到最优的隔振效果。
1悬置系统隔振原理1.1自由振动最简单的振动由重块和弹簧组成，自振频率的计算公式：其中K为弹簧刚度，m为重块质量。
实际上阻尼的存在会导致振动振幅逐渐减小，直至振动完全停止，这种现象称为有阻尼的自由振动。
动力总成的悬置系统阻尼很小，假设忽略不计，简化为最基本的模型，动力总成相当于重块，悬置系统相当于弹簧，因此可计算出悬置系统的自振频率。
由公式可知悬置软垫的刚度对悬置系统的自振频率大小起着关键性的作用。
1.2强制振动在有阻尼的自由振动中，同时向重块施加一个周期性的力，即存在强制的外激振动，此时重块有自由振动又有外激的强制振动，两个振动叠加，即为受迫振动。
显然，发动机悬置系统的振动属于受迫振动。
有两类强制的外激振源，一类是内振源，即是发动机本身引起的振动，另一类是外振源，是由道路不平引起的，并通过轮胎悬架车身传递给动力总成，这种道路不平引起的振动，频率较低，大约在1—3HZ。
《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。
汽车动力总成悬置系统隔振分析与优化设计
汽车动力总成悬置系统隔振分析与优化设计摘要：发动机动力总成悬置系统的支承、限位以及隔振作用，对提高车辆乘坐舒适度具有很好的作用。
本文主要对汽车动力总成悬置系统隔振作用进行分析，并提出优化意见。
关键词：汽车动力；总成悬置；隔振汽车的振源主要有两个方面，即发动机激振和路面激振。
动力总成通过悬置系统将发动机产生的振动传递给车身，引起车身振动，同时还会引起车厢壁板振动，从而产生辐射噪声。
因此，为达到汽车减振降噪的目的，应从发动机出发，减小其产生的振动。
此外，动力总成对汽车隔振也有着巨大的影响。
1.发动机隔振理论概述汽车的振动系统很复杂，发动机作为汽车的主要振源，若不能很好地控制其产生的振动，容易导致身板筋件与车架连接的其他零件产生振动与噪声，并且还会造成汽车失稳、不平顺，令车内人员感到难受和疲惫，甚至会致使汽车零部件损坏，缩短了汽车的使用年限。
2.发动机隔振原理分析图1是来自发动机的激振力；图2 是来自路面的激振力。
设发动机竖向激振力，因阻抗方式比较方便，用表示。
其中弹簧无质量，则系统运动微分方程为，由此可证，在Feq作用下，发动机竖向位移幅值X为，传递到基础上的力是弹簧力kx与阻尼力cx的合力，传递力FT为，其幅值为，由此可得到传递力幅值与激振力幅值之比的传递率。
k指弹簧刚度，单位N/m；指激振频率，单位rad/s；指系统固有频率，单位rad/s；M集中质量，单位kg；指阻尼比，=c/Cc；c指粘性阻尼系数，单位为N s/m；Cc临界粘性阻尼系数，；指频率比，。
不同的阻尼比与频率比代入式，得到不同阻尼比下的传递率，如图。
图 3 不同阻尼比情况下的传递率如图2，设地面激振力使车架产生的位移为正弦波x1（t），对应的发动机总成位移x2（t），弹簧力为k（x2-x1），阻尼力为c（x2-x1），根据牛顿第二定律可得，移项得出，应用阻抗法，给出，相当于发动机激振力。
图3为不同阻尼比的传递率，图中的所有曲线在= ，由此得出结论：=1为共振点，又称系统的危险点。
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图 3 动力总成质心加速度幅频特性曲线
图 1 动力总成 ADAMS 仿真分析模型
2． 2 悬置系统的仿真分析 本文主要对怠速 （ n = 750r / min） 工况进行仿真，
自激振源激励在质心处使用周期性的正弦载荷作用。 经过时域仿真计算［6］，得到三个悬置支撑处响应合力 随时间变化曲线，如图 2 所示。可求出，悬置支撑处响
固有频率 f 在以下的范围内： 3． 5 /0． 75 ＜ f ＜ 25 /槡2，即 4． 670Hz ＜ f ＜ 17． 680Hz，才能达到很好的隔振效果。
2 动力总成悬置系统的仿真分析
2． 1 动力总成悬置系统模型的建立 将动力总 成 视 为 刚 体，有 关 悬 置 系 统 的 参 数 为：
重心距离机体前端面为 515mm，重心竖直分量在曲轴 中心线之下 16mm，重心水平分量在曲轴中心线之右 7mm，质量 m = 184． 82kg，惯 性 矩 IX = 13． 05kg / m2 、 IY = 5． 51kg / m2 、IZ = 12． 02kg / m2 、IXY = 1． 31kg / m2 、 IYZ = 0． 25kg / m2 、IXZ = 2． 33kg / m2 。该悬置系统为三点 支撑，前悬置采用斜置式，左右对称，后悬置采用平置 式，悬置刚度参数如表 1 所示。
Guangzhou 510640，China）
Abstract： Aiming at some problems that one pickup’s violent vibration and the greater noise etc． To build the multi-body dynamic model of powertrain mount system． The mounting’s stiffnesses are optimized by modal analysis，powertrain centre of mass acceleration and mounting response force simulations． Its vibration resistance performance is improved markedly． It is not only improve the comfortability，but also prolong the durability of engine and other components． Key words： powertrain； mounting system； vibration isolation； optimal design
1 动力总成悬置的隔振原理
由发动机隔振理论可知，发动机悬置系统有以下 几个作 用： 支 撑 作 用、限 位 作 用 和 隔 振 作 用［5-6］。且 知，来自发动机的激振力和来自路面的激振力经过悬 置所得到的传递率 TR 方程为： 80
TR
=
槡（
1
槡1 + （ cω / k）
－ mω2 / k） 2 + （
图 4 动力总成前左悬置响应力幅频特性曲线
图 5 动力总成前右悬置响应力幅频特性曲线
81
201anufacturing Engineering）
图 6 动力总成后悬置响应力幅频特性曲线
3 动力总成悬置系统优化设计
根据振动理论，悬置元件的布置位置、角度及其刚 度阻尼对动力总成振动的传递有很大的影响。本文在 ADAMS 中使用设计变量法，将三个悬置刚度设为设计 变量，通过调整悬置刚度值优化动力总成悬置系统。 3． 1 优化设计模型的建立
汽车制造技术
现代制造工程（ Modern Manufacturing Engineering）
2012 年第 2 期
动力总成悬置系统隔振分析及优化
何洋志，陈吉清，兰凤崇 （ 华南理工大学机械与汽车工程学院，广州 510640）
摘要：针对某皮卡车振动剧烈、噪声较大等问题，建立动力总成悬置系统多体动力学模型。通过模态分析、动力总成质 心加速度和悬置支撑处响应力的仿真，优化悬置的主刚度，使其隔振效果得到明显改善，不仅提高了车辆乘坐的舒适 性，而且延长了发动机与其他部件的使用寿命。 关键词：动力总成； 悬置系统； 隔振； 优化设计 中图分类号：U464． 1 文献标志码：A 文章编号：1671—3133（2012）02—0080—04
经过频域仿真计算，得到系统的前 6 阶固有特性 见表 2。 根 据 前 面 的 隔 振 原 理 可 知，第 6 阶 频 率 20． 737Hz ＞ 17． 680Hz，故 悬 置 系 统 不 能 满 足 隔 振 的 要求。
阶数 1 2 3 4 5 6
表 2 系统固有特性
固有频率 / Hz 5． 147 5． 691 7． 979 9． 132 14． 819 20． 737
率，ωn = 槡k / m； λ 为频率比，λ = ω / ωn。 分析可知： λ = 1 为共振点，即系统危险点； 0． 75 ＜
λ ＜ 槡2为隔离区，在此区域传递率 TR ＞ 1，即经隔振器 传递后的响应幅值反而比激振幅值还大； λ ＞ 槡2 为工 作区，无论阻尼大小，随着频率比增加，传递率逐渐趋 于零，即要求隔振系统的固有频率低于激励力频率的
0 引言
汽车的振源主要来自于两个方面： 发动机和路 面。发动机悬置的性能直接影响汽车发动机的振动 乃至整车的舒适性和使用寿命，好的动力总成悬置系 统可以较好地控制发动机本身的振动向车体部分传 递以及路面的 不 平 对 发 动 机 工 作 的 影 响［1］。 合 理 地 选取悬置系统的参数是提高整车抗噪声、振动和不舒 适（ Noise Vibration and Harshness，NVH） 性能的关键。 本文 针 对 某 皮 卡 车 振 动 剧 烈、噪 声 较 大 等 问 题，根 据 动力总成 悬 置 系 统 隔 振 设 计 的 基 本 理 论 和 方 法［2-4］， 建立多体动力学模型，通过优化悬置参数来满足频率 合理分布、模态 振 型 解 耦 和 动 力 总 成 位 移 等 设 计 要 求，达到悬置系统优化设计的目的。
表 1 悬置刚度阻尼测量数据
悬置
kX /
kY /
kZ /
（ N·mm － 1） （ N·mm － 1） （ N·mm － 1）
前悬置（ 左、右）
80
110
300
后悬置
80
110
200
安装角 阻尼
度/（ °） 0． 23 45 0． 23 0
应合力达到稳定时的波动幅度为 213N。
图 2 怠速工况时悬置支撑处响应合力随时间变化曲线
kfr Y 110． 0
97． 0 － 11． 8
kfr Z 300． 0 280． 0 － 6． 7
表 3 系统优化前后悬置刚度对比
刚度 / （ N·mm － 1 ）
kfl X
kfl Y
kfl Z
80． 0
110． 0
300． 0
kr X 80． 0
71． 0
95． 0
278． 1
85． 2
－ 11． 2
f1 = Nn / （ 30Z） = 4 × 750 / （ 30 × 4） = 25Hz （ 2） 式中： N 为汽缸数； n 为曲轴转速； Z 为冲程数。
为了使动力总成悬置系统固有振动不会与发动 机本身的激励力产生共振； 并使动力总成悬置系统固 有振动不会与路面激励力产生共振，且路面的激励频 率一般小于 3． 5Hz，因此，需要使动力总成悬置系统的
－ 13． 6
－ 7． 3
+ 6． 6
kr Y 110． 0
92． 0 － 16． 4
kr Z 200． 0 230． 5 + 15． 2
响应力标准差 /N
79． 8 44． 6 － 44． 1
图 7 所示为优化后动力总成在怠速工况（ n = 750r / min） 时的悬置支撑处响应合力曲线图。
图 7 优化后怠速工况时悬置支撑处响应合力曲线
1 /槡2倍； λ ＜ 0． 75 为前工作区，对于来自路面的激励要 保证其频率和系统固有频率之比小于 0． 75。
对于本文研究的四缸汽油发动机来说，点火脉冲
何洋志，等： 动力总成悬置系统隔振分析及优化
2012 年第 2 期
引起的激振力在发动机怠速时表现更为明显，怠速时 曲轴转速 n = 750r / min，故怠速时的激振频率 f1 为：
Analysis and optimization of power assembly mounting vibration isolation
He Yangzhi，Chen Jiqing，Lan Fengchong （ School of Mechanical and Automotive Engineering，South China University of Technology，
与图 2 对比可以看出，优化前悬置支撑处响应合
力振动达到稳定时，响应力波动幅度为 213N，优化后
悬置支撑处响应合力振动稳定时，波动幅度为 106N，
优化后支撑处响应合力的波动比优化前小得多。
优化前后固有频率比较如表 4 所示。从表 4 中可
以看出，优化后的第 1 阶频率大于4． 670Hz，能够避开
1） 设计变量［8］： 以前悬置和后悬置 3 个方向刚度 作为设计变量，分别为 kfrX 、kfrY 、kfrZ （ 前左） 、kflX 、kflY 、kflZ （ 前右） 、krX 、krY、krZ （ 后） ，其变化范围设为 + 30% 。
2） 约束条件： 设定总成侧向位移不超过 2mm，垂 向 位移不超过3mm； 优化后各阶固有频率在4． 670 ～
经过优化仿真计算，系统优化前后悬置刚度对比 如表 3 所示。从表 3 中的数据可以看出，通过对前、后 悬置刚度的优化，悬置支撑处响应力的标准差值下降 44． 1% ，说明对悬置的刚度参数进行合理地匹配能够 很好地提高动力总成悬置系统的隔振性能。