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基于能量解耦的汽车动力总成悬置系统参数设计

李征;纪金亮;杨河洲;朱成辉

【摘要】针对某车型怠速振动性能差的特点,建立了其动力总成系统的ADAMS模

型,分析发现各自由度间的振动耦合较为严重.总结介绍了振动解耦理论,基于这些理

论设计原则重新计算得出优化参数.使用优化结果重新进行模型的振动分析计算,验

证了新参数的有效性,为设计改进提供了方案.

【期刊名称】《汽车科技》

【年(卷),期】2011(000)004

【总页数】3页(P25-27)

【关键词】能量解耦;悬置系统;匹配优化

【作者】李征;纪金亮;杨河洲;朱成辉

【作者单位】郑州日产汽车有限公司,郑州450016;郑州日产汽车有限公司,郑州

450016;郑州日产汽车有限公司,郑州450016;郑州日产汽车有限公司,郑州

450016

【正文语种】中文

【中图分类】U461.2

车身的振动不仅影响车辆的乘坐舒适性品质，而且还会影响操纵稳定性。分析振源

主要来自于两个方面：不平路面激励或发动机运转产生的往复倾覆力矩激励。为了

隔振降噪，在发动机与车身或车架之间用较软的橡胶或液压悬置连接，一方面隔离

动力总成振动，包括控制发动机怠速时较大幅度的低频抖动，隔离并降低高速时的

高频振动与噪声，同时作为一吸振器，吸收路面传递到车身或车架上的振动。因此

悬置系统的空间布置及性能匹配是车辆设计的重要环节。

本文结合某一怠速振动性能较差的实例车型，借助建立其动力总成系统ADAMS

模型，从振动解耦设计理论上进行了参数验证和重新设计。使用优化后的参数，从

ADAMS模型提取系统总成的振动线性模态，得到各自由度间的能量分布，验证了

所达到的各阶频率和主要自由度解耦目标。

1悬置系统的振动分析

本文采用FR车型，纵置4缸发动机、4点悬置。由于怠速振动性能较差，为分析

动力总成悬置系统的振动特性，建立了其ADAMS动力学模型。

1.1动力学模型的建立

动力总成悬置系统的临界频率一般在30Hz以下，大大低于动力总成本身作为弹

性体振动模态（最低60Hz），图1为动力总成悬置系统的ADAMS模型。

在工程上认为动力总成的振动只存在刚体模态。因此将动力总成简化为空间刚体，

并把它通过悬置橡胶垫固连在地上［1］。输入系统质量参数和各悬置的坐标位置、

弹性参数（见表1、表2），建立ADAMS模型（见图1）。

图1动力总成悬置系统的ADAMS模型

表1系统质量参数质量/kg转动惯量/kg·m2XYZX32516.680.44-2.09Y

43.491.43Z35.47

表2悬置初始刚度N/mm注：前后悬置左右对称；前悬置组倾斜45°XYZ前悬

置刚度90162.3419.4后悬置刚度2826073.7

1.2振动特性分析

对上述系统进行VIBRATION分析，抽取线性模态数据，并借助ADAMS计算各

阶模态振型在坐标系各方向上的能量分布。结果见表3。

表3原系统模态性能计算表阶数123456固有频率/Hz5.055.397.427.54

8.7310.17能量分布百分比/%X47.0111.530.020.280.4140.76Y0.171.06

98.130.560.090Z0.460.150.7197.790.730.16RX9.0143.760.370.01

47.460.14RY35.026.34000.1558.65RZ9.1745.520.871.3443.120.84

该发动机怠速为850r/min，则发动机怠速激励频率为850/30≈28.33Hz，由于

系统刚体振动最高模态频率10.17Hz小于发动机怠速激励频率的0.707倍，即

10.1728.33×0.707=20.03，满足悬置系统刚体模态频率的要求，说明该系统具

备一定的隔振性能。

从表3中看出，6个刚体模态中Z/Y轴能量解耦程度较高，然而在绕x轴旋转方

向的耦合较严重，在X/RY/RZ方向上的振动能