动力总成悬置系统的解耦计算方法

max
Hale Waihona Puke ×100%二、能量解耦法
能量解耦法存在的问题
我们希望动力总成悬置系统在整车坐标系下是完全解耦的，即沿三个移 动和三个转动自由度的能量是100%。但这种情况下是否有理论解？
如果上面有解，那么振型矩阵须满足
[φr ]T [M ][φr ] = [E]
如果质量真不是对角阵上式 是不成立的。
所以在上式计算中存在问题 有时能量会出现很小的负值。
n
∑ [K] = [Ei ]T [Tvi ]T [ki ][Tvi ][Ei ]
i =1
⎡cosα ui
[Tvi
]
=
⎢ ⎢
cosα
vi
⎢⎣cosα wi
cos βui cos βvi cos β wi
cosγ ui ⎤
cos
γ
vi
⎥ ⎥
cosγ wi ⎥⎦
⎡1 0 0 0 zi − yi ⎤
[Ei ] = ⎢⎢0 1 0 − zi 0
ω
2 r
[M
]
{φr
}
=
{0},
r
=
1,L,6
目录
1
悬置系统分析模型
2
扭矩轴及弹性轴理论
3
能量解耦法
4
基于TRA坐标系的解耦计算方法
5
悬置系统的模态匹配原则
6
悬置系统的稳健性分析
二、能量解耦法
空间弹性支撑的刚体仅沿某一自由度振动而和其它自由度解耦时，
其振动能量只集中于该自由度上。现刚体多自由度振动耦合，当悬置系
xi
⎥ ⎥
⎢⎣0 0 1 yi − xi 0 ⎥⎦
⎡kui
⎤
[ki
]
=
⎢ ⎢
k vi
⎥ ⎥
⎢⎣
kwi ⎥⎦
一、悬置系统分析模型
固有频率求解
[M ]{Q&&} + [C]{Q&} + [K ]{Q} = {F (t)}
固有频率： det([K ]− ω 2 [M ]) = 0
( ) 振型向量：[K
]−
同一跟轴振动。 通过两根轴线可以很容易解耦。
如果两者不重合悬置系统耦合。
三、扭矩轴及弹性轴理论
ERA（Elastic Roll Axis)与ERA关系 当悬置系统解耦时，TRA与ERA重合。
目录
1
悬置系统分析模型
2
扭矩轴及弹性轴理论
3
能量解耦法
4
基于TRA坐标系的解耦计算方法
5
悬置系统的模态匹配原则
的扭矩最小，发动机的扭矩输出是绕着曲轴的，这是会出现什么现象？ 发动机处于高速运行时，发动机的动态激励很大，悬置的位移很小，
悬置的约束力也很小，这是发动机近似绕着TRA振动。 动力总成悬置系统高频下绕TRA振动。 TRA通过质心！
三、扭矩轴及弹性轴理论
TRA（Torque Roll Axis) 计算方法如下：
ERA（Elastic Roll Axis) ERA动力总成悬置系统在扭矩作用下动力总成的旋转中心。在ERA上
动力总成的位移为零。 动力总成悬置系统低频下近似绕TRA振动。 ERA与动力总成的惯性数据无关。 ERA由悬置刚度和位置决定。 ERA不一定通过动力总成质心。
三、扭矩轴及弹性轴理论
ERA（Elastic Roll Axis)与ERA关系 ERA与TRA重合有如下特点； 悬置系统解耦。 降低悬置高频力的传递 整个频率范围内悬置系统都绕
[M ]{Q&&} + [C]{Q&} + [K ]{Q} = {F (t)}
一、悬置系统分析模型
质量矩阵
[M ]{Q&&} + [C]{Q&} + [K ]{Q} = {F (t)}
注：动力总成的转动惯量相对于质心位置
一、悬置系统分析模型
刚度矩阵
[M ]{Q&&} + [C]{Q&} + [K ]{Q} = {F (t)}
qTRA = [I ]−1{T}
TRA的方向为惯量2矩阵的逆乘曲轴的方向向量。
三、扭矩轴及弹性轴理论
TRA（Torque Roll Axis)对悬置系统的布置非常重要 在悬置布置时要参考TRA，对发动机横置和纵置的悬置系统都至关
重要，通过TRA确定悬置的位置和角度。 悬置的布置位置比刚度重要。
三、扭矩轴及弹性轴理论
Ф2
lateral Translation along vehicle y axis Translation along vehicle y axis
Ф3
bounce Translation along vehicle z axis Translation along vehicle z axis
Ф4
roll
Rotation about vehicle x axis
Rotation about TRA
Ф5
pitch
Rotation about vehicle y axis Rotation about axis defined as
Y axis projection of engine y
6
悬置系统的稳健性分析
四、基于TRA坐标系的解耦计算方法
定义TRA坐标系，且TRA坐标系的每个方向都是系统的模态向量
No
Name Vehicle Axis System
Torque Roll axis system
Ф1
For/aft Translation along vehicle x axis Translation along vehicle x axis
二、能量解耦法
能量解耦法存在的问题 通过能量解耦法能够计算出悬置系统的耦合状态。
计算得到的能量矩阵的例子：
目录
1
悬置系统分析模型
2
扭矩轴及弹性轴理论
3
能量解耦法
4
基于TRA坐标系的解耦计算方法
5
悬置系统的模态匹配原则
6
悬置系统的稳健性分析
三、扭矩轴及弹性轴理论
TRA（Torque Roll Axis) 发动机的曲轴和主惯性轴线不重合。发动机绕主惯性轴旋转时需要
统作j阶主振动时，其最大动能为：
T ( j) max
=
{φ
j
}T
[
M
]{φ
j
}
ωj
2
2
假定系统的全部动能只分配于这六个广义坐标上。这样在第k个广义坐标 上分配到的动能为：
∑ Tk
=
ω
2 j
2
6
(φ j )k mkl (φ j )l
l =1
在第k个广义坐标上的能量分布为：
DIPkj
=
Tk T ( j)
动力总成悬置系统解耦计算方 法及模态匹配原则
京博锐志专题培训（三）
目录
1
悬置系统分析模型
2
扭矩轴及弹性轴理论
3
能量解耦法
4
基于TRA坐标系的解耦计算方法
5
悬置系统的模态匹配原则
6
悬置系统的稳健性分析
一、悬置系统分析模型
悬置分析模型 动力总成简化为刚体，车身作为地面对待； 悬置简化为具有三向刚度的弹簧； 将动力总成悬置系统模拟为六自由度刚体系统；