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动力总成悬置系统优化方法研究--第1页
动力总成悬置系统优化方法研究
1动力总成悬置系统优化设计的数学模型
针对不同类型的动力总成悬置系统，可以从不同角度提出目标函数和约束条
件来建立不同的优化设计模型。对于动力总成悬置系统的六自由度模型而言，常
见的目标函数有：动力总成悬置系统六自由度解耦和部分解耦，系统固有频率的
合理配置，系统的振动传递率最小或悬置支承处动反力最小以及由这些目标函数
组成的统一目标函数。
1.1优化的目标函数
1.1.1固有频率合理配置目标函数
由隔振理论可知，当激振频率在系统固有频率附近时，系统振动的振幅将明
显增大；当激振频率大于系统固有频率的2倍时，才能起到隔振的效果。因此，
悬置系统隔振设计的一个主要任务就是合理配置其固有频率，避免系统发生共振
现象。从整车的角度来考虑，整车各子系统间的动力特性须合理匹配，动力总成
悬置系统的固有频率应避开整车其它子系统相应方向上的固有频率，如悬架、车
身以及车轮的振动频率，以防由此引起动力总成和其它子系统之间的共振。
系统固有频率的合理配置是指先给出系统的六阶期望频率，在优化计算过程
中让系统的固有频率逐渐逼近这些预先配置的值，其表达式如下：
(1-1)
式中：x为优化设计变量；
w为第i阶固有频率的加权系数；
i
f(x)为第i阶振动频率；
i
g为第i阶振动频率的最优值。
iopt
下面分析一下动力总成悬置系统六个自由度方向上固有频率的合理配置范
1
动力总成悬置系统优化方法研究--第1页
动力总成悬置系统优化方法研究--第2页
围。
1.Z向固有频率
从悬置软垫的耐久性方面考虑,动力总成悬置系统的Z向固有频率不能过低,
同时必须大于车身在垂直方向的振动频率（一般在5Hz左右）,但也不能太高,否
则,由于高频振动将破坏车辆的平顺性，一般应限制在10Hz～12Hz之间,综合考
虑上面两个因素，g的取值范围为：6Hz≤g≤11Hz。
zoptzopt
2.向固有频率
对于动力总成而言，低频范围内其主要激励为绕曲轴方向的转矩，当此动频
率和动力总成向固有频率接近时，系统在此方向上将发生共振。因动力总成沿
向的振动频率必须低于发动机怠速时点火脉冲频率的1/2同时又必须大于车
身的扭转振动频率。一般车身的扭转振动频率在5Hz附近。因此α向固有频率
的取值范围为：6Hz≤f≤f/2，其中f为发动机的速点火脉冲频率，对于
s
s
直列四缸发动机来说：f=n/30。本文研究的发动机速转速为700r/min，则f=23.33，
ss
所以，g的取值范围为6Hz≤g≤16.5Hz。
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