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新型沙滩车动力总成悬置系统减振优化分析

发布时间：2022-04-28T13:58:18.565Z来源：《科学与技术》2022年1期作者：黄磊

[导读]动力总成是汽车振动和噪声的主要激振源

黄磊

长城汽车股份有限公司河北省汽车工程技术研究中心保定071000

摘要：动力总成是汽车振动和噪声的主要激振源。为了减小动力总成传递到车身的振动，一般在车身和动力总成之间设置悬置系统，

其主要由软垫和支架两部分组成。悬置支架作为悬置系统的重要组成部分之一，受到的载荷比较复杂。一方面，悬置支架支撑动力总成，

受到较大的反作用力，同时传递作用在动力总成的力和力矩，需要足够的强度。如果悬置支架强度不足，在汽车行驶过程中会造成悬置支

架断裂，严重影响安全性。另一方面，悬置支架的模态对车内振动和噪声影响很大。悬置支架的频率过低会导致在一定频率内发生共振，

从而加剧车内的振动和噪声，影响整车的NVH性能。因此悬置支架的模态、强度和刚度必须满足一定的要求。基于此，本篇文章对新型沙

滩车动力总成悬置系统减振优化分析进行研究，以供参考。

关键词：新型沙滩车；动力总成悬置系统；减振优化分析

引言

本文所述的新型沙滩车动力总成悬置系统包括动力总成、悬置支架、缓冲套筒和车身框架等组成，其中动力总成包括单缸发动机、齿

轮传动箱、机油泵、发电机等部件。为了使发动机运转时产生的不平衡力所引起的不良影响传到车身框架使能有所减轻，悬置支架与车身

框架之间的4个缓冲套筒起到非常重要的作用。由于发动机重心周期性移动、活塞往复运动、气体压力变化等因素，发动机在运转中会产生

简谐振动，尤其在车辆处于怠速时，发动机的振动通过悬置系统的传递，激发起整车振动，降低了驾驶的舒适性。设计悬置系统的方法多

是通过优化计算，合理匹配悬置的刚度、安装位置和安装角度，使其具有较高的振动解耦程度，从而降低动力总成到车架的振动传递率。

因此本文以降低发动机振动对车身振动的影响为目标，对动力总成、悬置支架、缓冲套筒和车身框架构成的系统进行模态分析，找到系统

的共振频率，并在模态分析的基础上，对系统进行稳态动力学分析，得到系统在简谐激振力下的振动响应，分析缓冲套筒的减振和隔振效

果，并为优化发动机的控制策略提供参考。

1布置形式研究

新型沙滩车出于运行工况、动力总成结构、布置形式，可靠性等因素考虑，在悬置系统的结构形式上和总体布置上和其他诸如乘用

车、轻卡等有较为明显的不同。新型沙滩车通常采用6点悬置布置。在发动机前端左右两侧对称布置前悬置（简称“A”点），在发动机末端

飞轮壳左右两侧对称布置后悬置（简称“B点）”，在变速箱末端上方还布置有变速箱辅助支撑（简称“E点）”。采用六点悬置布置形式后，

由于E点安装处通常还安装有油箱支架，第二转向桥摇臂支座、蓄电池支架等，往往使得该部位需要共孔较多，降低螺栓连接的可靠性。此

次较多的零部件也对燃油管、电缆、制动管的布置形成一个挑战。通常，变速箱E点的载荷要求不高于整个动力总成的30%。采用六点悬置

布置后，若E点的使用不当，则可能引入额外的动力总成载荷，导致变速箱悬置安装处的壳体受到超过自身材料的应力而损坏。因此在使用

E点的过程中，需要结合载荷工况精确地计算A点、B点、E点悬置所分担到的载荷，并匹配最合适的E点刚度值最近几年也有越来越多的新

型沙滩车开始尝试采用如下图2所示的四点布置形式。采用四点布置后，相比较六点布置形式，少了一个专门的变速箱辅助悬置，不仅可以

降低悬置匹配难度而且还可以降低一部分成本。四点布置的后悬置安装孔位通常需要距离动力总成质心约200mm以上，一般设计在变速箱

的离合器壳体上（简称“C点）”，或者变速箱中后部（简称“D”点），而不能位于发动机的飞轮壳体上。以上的悬置布置主要是基于载荷均

匀分布考虑的。采用四点布置的较为理想的载荷分配为前40%后60%。若后悬置的弹性中性距离动力总成的质心太近，则将导致后悬置所承

受的载荷过大，而为了保证动力总成在落装后的姿态，则需要后悬置的刚度远大于前悬置。

2现状原因分析

前悬置支架1):前悬置支架用于连接发动机与前悬置软垫，其品种数量取决于发动机的品种和接口尺寸，以及前悬置软垫的品种。左右

支架一般采用对称设计，少数发动机由于左右接口尺寸不一致，导致左右支架完全不同。.2)前悬置托架:前悬置托架用于连接前悬置软垫与

车架，其品种数量取决于悬置软垫的品种和车架外宽、连接面的壁厚，以及车架周边附带的其他系统零件布置位置等。如果车架兜梁位置

常与前悬置托架位置重叠，通常采用将兜梁集成到前悬置托架_上来解决。3)前悬置软垫:由于历史原因