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动力总成悬置系统隔振率的计算方法

罗国海;上官文斌;秦武;李利平;叶必军;SubhashRakheja

【期刊名称】《《振动与冲击》》

【年(卷),期】2019(038)014

【总页数】9页(P202-209,259)

【关键词】动力总成;激励力识别;悬置;隔振率计算

【作者】罗国海;上官文斌;秦武;李利平;叶必军;SubhashRakheja

【作者单位】华南理工大学机械与汽车工程学院广州510641;宁波拓普集团股份

有限公司宁波315800

【正文语种】中文

【中图分类】U462.3

动力总成作为汽车主要激励源，其振动经悬置系统传递至车身，进而引起车身的振

动[1-3]。汽车动力总成悬置系统是影响汽车乘坐舒适性的主要因素之一[4-6]。悬

置系统的隔振率是其隔振性能的重要评价指标。在已发表的文献当中，常通过实验

测试的方法得到悬置在各个方向的隔振率，少见采用计算的方法计算悬置的隔振率。

要计算悬置系统的隔振率，首先必须确定动力总成激励力。目前最为常见的直列四

缸机发动机，其振动激励主要包括活塞组件与曲柄连杆机构产生的二阶往复惯性力，

和气缸内气体燃烧爆发压力产生的绕曲轴方向的二阶倾覆力矩。影响激励力的因素

很多，难以通过理论计算得到精确结果，也难于通过实验直接测定。对于动力总成，

加之变速箱中齿轮的激励力，使得动力总成激励力的理论计算困难。文献[7-8]将

动力总成视为刚体、假定悬置连接在没有弹性的地基上，建立了动力总成悬置系统

的动力学模型，根据动力总成的惯性参数、悬置的刚度、安装位置等参数，结合离

散频谱校正理论，对作用在动力总成质心的激励力进行了识别。

本文考虑了动力总成与车身连接处的弹性特性，建立了动力总成激励力识别的方法。

以A车型为测试对象，识别动力总成的激励力。首先，测试A车型悬置与动力总

成和与车身相连接处(以下简称悬上点和悬下点)的加速度，和已知的动力总成的惯

性参数、悬置的刚度与安装位置等参数，给出了动力总成激励的识别结果。B车型

的动力总成与A车型一样，但是悬置系统不一样。利用A车型识别得到的动力总

成的激励力，计算了B车型悬上点的加速度，并和B车型上实测悬上点加速度进

行了对比分析，对比结果验证了动力总成激励力识别结果的正确性。

基于动力总成激励力的识别，提出了悬置隔振率计算的方法。橡胶悬置的动刚度作

为隔振率计算的重要输入参数，具有频率相关性。为了得到准确的悬置动刚度，将

动静比和滞后角设定为随频率线性变化。基于弹性车身与动力总成悬置系统的耦合

动力学模型，根据识别的动力总成的激励力、悬置与车身连接点(悬下点)的IPI参

数和悬置的动刚度，给出了求解悬上点和悬下点加速度的迭代算法，得到了隔振率

的计算结果。IPI(InputPointInertance)，即一点加速度响应与力输入之间的传递

函数[9]。根据由A车型识别的动力总成的激励力、测试得到的B车型悬下点的

IPI参数，由B车型悬置的刚度与安装位置，计算了B车型悬置系统隔振率。悬置

系统隔振率计算结果与实测结果的对比证明了本文论述方法的有效性。

文中对动力总成的激励力识别的结果，可以作为动力总成振动激励大小的评价；根

据动力总成的激励力和悬下点的IPI参数，可以计算动力总成安装在不同车型时，

悬上、悬下点加速度及悬置的隔振率，为悬置系统的设计开发提供参考。

1动力总成激励力的识别方法

将动力总成视为刚体。以动力总成质心的静平衡位置为原点，建立固定坐标系，各

坐标轴的方向与整车坐标系各坐标轴的方向一致：X轴水平指向汽车后方，Z轴垂

直向上，Y方向由右手定则确定。以动力总成质心为原点，建立动力总成质心坐标

系Go-XYZ，CG为动力总成质心，静平衡时，Go-XYZ坐标系与固定坐标系重合。

动力总成的运动加速度用动力总成质心的加速度和动力总成绕固定坐标系的三个角

加速度表征,用A表示；在固定坐标系下，动力总成激励力表示为F；第个悬置悬

上、点位移为和其中n为悬置系统的悬置个数。

A=[axayazαxαyαz]T

(1a)

F=[FxFyFzMxMyMz]T

(1b)

(1c)

式中：ax，ay，az分别为动力总成的质心在X，Y，Z轴方向平动加速度；αx，

αy，αz分别为动力总成绕X，Y，Z轴的角加速度；Fx，Fy，Fz分别为X，Y，Z

轴方向的激励力；Mx，My，Mz分别为绕X，Y，