动力总成悬置系统设计流程研究.doc

动力总成悬置系统设计流程研究 动力总成悬置系统的设计是一项非常复杂的工作，涉及的因素很多，主要设计参数包括：悬置位置的选择，悬置安装位置角度的选择、静刚度曲线的确定、动刚度的确定、阻尼参数的确定等。需要考虑的因素主要包括：动力总成的激励、动力总成的惯性参数、隔振性能要求、频率的匹配、模态的解耦、动力总成的位移控制、动力总成和整车的匹配、悬置元件的设计约束、发动机舱空间等等。 动力总成悬置系统的设计流程是悬置设计的核心内容，悬置供货商讳莫如深，一直无法获取比较详尽的悬置系统设计流程，本文在作者学习、研究的基础上，对动力总成悬置系统的设计流程进行研究。 1 国外悬置系统设计流程的现状 国外动力总成悬置系统设计其基本程序如下图所示： 图1 国外动力总成悬置系统设计的基本程序 其在设计和虚拟样机阶段对不同的设计方案进行反复的比较、评估、改进，减少了道路试验和产品试制的时间和次数，避免了重复设计，减少了开发成本.如德国FREUDENBERG公司基于所建立的六自由度动力总成,悬置系统隔振分析模型，计算分析动力总成系统的固有振动特性和发动机非稳定工况时动力总成,悬置系统的振动及冲击响应特性，并以发动机侧倾振动解耦和改善车内NVH为目标，优化了液阻悬置系统的隔振性能。德国FREUDENBERG公司的动力总成——液阻悬置系统设计开发体系代表了目前汽车动力总成悬置系统设计开发技术的领先水平。 国外悬置零部件生产厂家都有一整套完整的设计、开发、试验保证体系来满足主机厂家的要求，如美国的Lord公司在这方面就做得非常出色，其悬置橡胶软垫已形成系列化，可提供完善、准确的性能参数，用户可根据具体情况需要直接选用。而国内的大部分悬置零件生产厂家在此方面还欠缺很多，故还有很多工作要做，以满足主机厂对悬置减振零部件提出的技术要求。 2 国内悬置系统设计流程的现状 2003年初，浙江骆氏企业玉环塑胶机械厂与北京理工大学合作，成功开发出第一个拥有自主知识产权的汽车用液阻悬置总成，标志着我国悬置零部件设计、开发和制造水平上了一个新的台阶。 国内在动力总成悬置设计和制造方面与国外先进汽车生产厂家相比还存在较大差距。大多数汽车生产厂家在进行动力总成悬置系统设计时，还不能像国外厂家那样全面、系统地进行动力总成悬置系统设计开发。同时由于悬置零部件制造工艺水平的限制，以致于设计开发出的动力总成悬置系统还不能完全满足汽车整车性能的要求。目前，随着对汽车平顺性和舒适性要求的逐步提高，国内一些整车厂、主机生产厂家通过与大专院校、科研机构及悬置零部件生产厂家合作，利用计算机优化、仿真和有限元分析技术，共同对汽车动力总成悬置系统进行系统设计开发研究，制定出一整套完整的动力总成悬置系统设计开发程序和规范，通过实施已取得了一些较好成效。 国内动力总成悬置系统设计的基本程序可以归纳如下： 图2 国内动力总成悬置系统设计的基本流程 3 悬置系统设计的基本流程 一般而言，汽车动力总成悬置系统的设计是一个复杂的问题，涉及的因素很多：主要设计参数包括：悬置位置的选择，悬置安装位置角度的选择、静刚度曲线的确定、动刚度的确定、阻尼参数的确定等。需要考虑的因素主要包括：动力总成的激励、动力总成的惯性参数、隔振性能要求、频率的匹配、模态的解耦、动力总成的位移控制、动力总成和整车的匹配、悬置元件的设计约束、发动机舱空间等等。 动力总成悬置系统设计流程的简化图如图3所示。 图3 动力总成悬置系统设计流程的简化图 作为初步设计，从工程实际出发对系统作某些简化，只考虑六个自由度的刚体模态的振动在目前还是比较通用的。对支承参数作进一步调整时，再全面考虑汽车所发生的各种振动状态，深入研究车体、悬置和动力总成悬置系统的相互作用，把动力总成悬置参数的确定与整车柔体分析的联系起来，这方面还有许多工作有待进一步探讨。 图4 为拓普公司提供的动力总成悬置系统设计流程的简化图。 图4 拓普提供的动力总成悬置系统设计流程图 4 悬置系统设计的详细流程研究 图5为作者绘制的吉利悬置系统设计的详细流程图。整个悬置系统设计过程可以分为布置设计、悬置元件类型选择、移频设计、解耦计算、位移控制设计、受力分析等内容。 首先获得动力总成的型式、发动机舱空间、动力总成惯性参数等信息，然后根据撞击中心理论、弹性中心理论和扭矩轴理论进行解耦布置设计，确定悬置数目（三点、四点支承）、悬置位置和悬置布置形式（平置、斜置和会聚式）。在根据高、低频段解耦等要求确定悬置类型（橡胶悬置、液压悬置、空气悬置等），根据移频设计要求设定好悬置的线性段刚度，满足移频设计要求的条件下进行解耦率计算，直到满足解耦率要求，从而输出各个悬置线性段的动刚度，同时根据悬置材料特性等可以得出各个悬置线性段的静刚度。再根据运动间隙等要求进行位移控制设计，通过位移控制设计得出各个悬置的非