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基于ADAMS的发动机悬置系统设计

摘要：发动机悬置系统的动静态特性影响整车的行驶平顺性，因此对发动机动

力总成的研究可以在一定程度上改善乘车的舒适性和行驶的平顺性；本文分析了

ADAMS的发动机悬置系统设计。

关键词：振动与渡；发动视总成；悬置系统；ADAMS；优化设计

随着汽车技术的快速发展，现代汽车设计正朝着微型化、经济化和轻型化的

方向发展。然而，使用小缸数和大功率发动机会增加发动机振动的激励增大;车身

质量的降低反过来又会导致车身刚度的降低，从而导致从发动机传递到车身的振

动增加，以及车辆内部振动和噪声特性的恶化。传动系可见悬挂系统的隔振特性

对车辆的舒适性有重要影响。可见动力总成悬置系统不仅可以减少底盘的振动传

递，降低车内噪声，提高行驶舒适性，而且可以更好地保护传动系。

一、动力总成悬置系统的优化设计

．解耦1设计的研究。两个或两个以上的振动模式的振动输入在一定的振动模

式下(或在某一广义坐标方向)是耦合,导致另一个振动的响应模式或多个模式(或在

另一个广义坐标方向或在多个广义坐标方向),和耦合分离称为分离。解耦的目的

是使每个自由度的振动(即,每个振动模式)相对独立或分离,这样的措施可以采取独

立的自由度隔振效果较差,而不影响其他方向的相关性能的自由度。当各自由度相

互独立时，谐振频率可能小于存在耦合时，特别是在高激发能方向，以确保解耦。

动力总成悬置系统的动态特性与发动机质量、惯性矩、悬置系统参数(支承位置、

支承单元刚度、安装角)有关。通常,中心的主惯性轴动力总成悬置系统作为坐标

系统安排弹性元素,所以弹性支承的弹性中心位于主惯性轴悬挂系统,消除弹性耦

合,因此发动机曲轴的扭转振动和其他方向的振动解耦程度较高。条件下的车辆安

排,然而,完全解耦的悬架系统是一个复杂的过程,因此,通常实际上只要在主振动力

量(曲轴惯性力矩的方向,旋转离心力和曲轴的转矩,活塞连杆和路面不平度引起的

垂直方向不平衡惯性力)方向满足要求的解耦。

隔振设计的研究。汽车2.是由多个具有质量、弹性和阻尼系统组成的复杂结

构。因其各种成分的自然频率的不同,车辆往往受制于对整车振动剧烈和不规则的

轴承,造成当地车辆方向和速度的变化,失衡的车轮、发动机在动力总成、传动系

统和其他外部和内部激励。传动系是车辆振动和噪声的主要来源

其中一个噪声源是设计良好的传动系悬架系统，以减少振动从传动系传递到

车身，从而降低噪声和提高舒适性，一直是汽车设计人员关注的重要问题。同时，

良好的传动系悬架设计不仅可以提高汽车的行驶舒适性、操纵稳定性和安全性，

还可以延长发动机等部件的使用寿命。系统的设计是为了抑制发动机低转速扭矩

翻转传动系统的失衡引发的振动幅度近共振频率,以限制行使准静态载荷,比如刹

车和加速或减速,转弯和表面冲击载荷作用下的位移传动系统、高刚度、阻尼元件

的要求;但有效隔离振动失衡所引起的惯性力和力矩的高频段中,位移以及提高舒

适度和一个降噪要求暂停元素特点是低刚度和小阻尼。因此，研究人员通过合理

设计悬架元件，使其动态特性接近最佳阻尼，满足了对传动系隔振性能的各种要

求。从传统的橡胶悬浮液到液压悬浮液，再到目前的磁流变悬置元件。悬架部件

和电磁阻尼器的设计是为了满足现代车辆对低振动和低噪声的要求。

二、ADAMS在发动机悬置系统设计中的工程应用

某客车采用直列四缸增压柴油机，发动机与副车架之间通过橡胶支承连接。

在发动机怠速转速以及转速为1320r／min时，有较大的振动。因此需要对现有

发动机悬置系统进行评价及改进。

在ADAMS1.／View中建立发动机悬置系统简化模型。由于在ADAMS中，我

们把发动机总成看做刚体，因此只需要建立简化模型并输入质量以及惯量矩阵即

可模拟发动机总成。每个悬置元件由三个相互垂直的线性弹簧代替。如图l所示。

在ADAMS2.／Vibration中进行模态分析。在ADAMS／Vibration中进行模态分析，得到了

现有悬置系统的频率分布和能量分布百分比，如表1所示。

表中厂为模态频率，x、y、z分别为沿坐标轴x、y、z的平移振动，RXX、RYY、RZZ分别

为绕坐标轴x、y、z的扭转振动。由表4可知，在第2阶模态中x与

耦合；在第RYY3阶模态中z与RXX耦合；在第4阶模态中z与RYY、RZZ耦合；在第5

阶模态中Z与RXX、