动力总成悬置系统最优化设计与匹配众力项目方案

1、动力总成悬置系统最优化设计与匹配众力项目方案 影响整车N&V特性的因素一、悬置系统的基本理论及典型结构二、悬置系统的主要布置方式三、悬置系统的设计原则四、悬置系统对汽车N&V特性的影响五、悬置系统的设计流程和计算方法六、悬置系统的匹配样车要求及N&V匹配方法纲要给定发动机位置和车身边界动力总成惯性参数测定建立悬置系统的模型惯性主轴及悬置位置、悬置结构方案的确定设置悬置刚度参数悬置系统匹配计算输出悬置软垫的刚度典型工况下动力总成位移及悬置变形典型工况下悬置受力悬置系统的开发设计流程工程设计悬置匹配众力项目经理客户悬置技术主管众力项目总监众力商务人员悬置项目主管结构设计工程师CAE工程师布置分析工

2、程师匹配优化工程师产品工程师工艺工程师产品工程师材料工程师悬置研发部架构简图一、悬置系统的基本理论及典型结构悬置的定义：装配在动力总成与车身（架）之间起支撑连接作用并使二者间的力的传递产生衰减的弹性减振元件。悬置及悬置系统的作用：支撑作用、隔振作用、保护作用；（）支撑作用：悬置是一个支承元件。它必须能承受发动机总成的质量，使其不至于产生过大的静位移而影响工作。（）隔振作用：悬置是动力总成与车身（架）之间的连接件，它应具有良好的隔振作用。一方面，它要阻止作为主振源的发动机向车身（架）传递振动力，这类隔振形式称为积极隔振；另一方面，悬置必须阻止路面不平激励等传给发动机的振动和冲击，并使动力总成作为

3、动力吸振器衰减车身的振动能量；这类隔振形式称为消极隔振。因此悬置是具有双向隔振的特性。（）保护作用：发动机在受到各种干扰力（如制动、加速、或其它动载荷）作用的情况下，悬置应能有效的限制其最大位移，以避免发生与相邻零件的碰撞与干涉，确保发动机能正常工作和周边零件安全。 一、悬置系统的基本理论及典型结构3.振动的产生及振源：发动机激励、路面激励发动机作为整车中最大的振源。（）发动机燃烧引起的激励频率。受发动机的型式、缸数、工作转速、曲柄排列以及发火次序等影响较大（）由不平衡的旋转质量和往复运动的质量所引起的惯性激振力和 力矩的激振频率。 对于直列四缸四冲程的发动机其激励的主频率可通过以下公式进行计

4、算： N 气缸数，n曲轴转数，c表示冲程数；对于四缸机其二阶频率为转数的1/30 。三阶频率为转数的1/20 四阶频率为转数的1/15；三缸机的主激励频率为阶、四缸机的主激励频率为2阶、六缸机的主激励频率为3阶一、悬置系统的基本理论及典型结构（）路面激励：路面的激励一般是由路面的不平整性引起；通过轮胎、悬挂和传动系等传导到车身，通常频率较低；一般为5Hz左右悬置是一个支承元件。它必须能承受发动机总成的质量，使其不至于产生过大的静位移而影响工作。4.悬置的要求：（）功能要求：静态参数、动态参数、可靠性参数静态参数：满足支撑和保护动态参数：低频高阻尼高刚度、高频低阻尼低刚度可靠性参数：满足整车寿命

5、要求（）耐候性能要求：耐高温、不同环境下工作温度一、悬置系统的基本理论及典型结构5.悬置的结构：通过近百年的发展，悬置的结构型式日趋复杂。主要表现为：橡胶悬置、液压悬置、半主动/主动悬置。（）橡胶悬置：结构简单，成型容易、成本低廉；被大量的使用在各型车辆。缺点：存在高频硬化现象。常见的结构：压缩式 剪切式 复合式 一、悬置系统的基本理论及典型结构（）液压悬置：为实现悬置低频高阻尼高刚度、高频(30-250Hz,0.05-0.1mm)低阻尼低刚度以及解决橡胶悬置的高频硬化现象而诞生。典型结构： 搅拌式 节流孔式 惯性流道式 惯性流道解耦盘（膜）式 液阻衬套式一、悬置系统的基本理论及典型结构（）半

6、主动/主动悬置：对刚度手动或记忆效应自动控制。典型结构： 电流变液体半主动悬置 压电式主动悬置一、悬置系统的基本理论及典型结构6.悬置的试验：动态试验：一、悬置系统的基本理论及典型结构6.悬置的试验：扭转试验：一、悬置系统的基本理论及典型结构6.悬置的试验：单向疲劳试验：一、悬置系统的基本理论及典型结构6.悬置的试验：三通道试验：一、悬置系统的基本理论及典型结构6.悬置的试验：质量特性试验：一、悬置系统的基本理论及典型结构6.悬置的试验：悬置匹配：二、悬置系统的主要布置形式动力总成悬置的布置形式有多种，主要采用三点或四点悬置。底部布置，悬置都安装在车架上，但隔振效果不理想。布置在动力总成的扭矩

7、轴上，这种布置隔振效果好。动力总成的振动悬置车身的振动对车内噪声产生影响车内振动影响车内噪声三、悬置系统对汽车N&V特性的影响隔振衰减后较小的振动较大的振动悬置元件最主要的两个作用： 1、支撑动力总成，约束动力总成的位移。 2、隔离动力总成的振动向车身的传递，提高整车的N&V水平。悬置的刚度越高有利于支撑动力总成，对整车的N&V不利。悬置的刚度越低对整车的N&V有利，不利于动力总成的支撑。通过对悬置系统进行合理的匹配设计可以取得较好的综合结果，使得悬置系统的在满足支撑动力总成的同时，最大限度的发挥悬置系统的N&V性能。悬置元件的刚度增大有利于支撑减小有利于N&V三、悬置系统对汽车N&V特性的影

8、响四、悬置系统的设计原则 1、悬置系统合理的布置形式和位置使系统具有较高的解耦程度 在悬置系统设计时尽量保证悬置系统在整车坐标系下是解耦的，即沿某一坐标方向的激励只引起该方向的振动。耦合的悬置系统受到沿广义坐标的任意方向的激励时，都将激起系统的多个模态，导致发动机的振幅加大，需使用刚度更大的悬置元件约束动力总成的位移，但这会导致悬置系统的N&V特性变差。同时各个悬置的受力和变形也不均匀。车四、悬置系统的设计原则计算悬置系统是否耦合一般采用模态动能的百分比来表示。当悬置系统作某阶主振动时，假设悬置系统的全部动能都分布在这六个方向上。振动占优方向的振动能量所占的百分比就表示悬置系统该方向的解耦程度

9、。频率Hz 能量分布百分比 （%）X Y Z RX RY RZ 7.9 85.6% 1% 7.7% 1% 6.6% 1%11.0 1% 98.4% 1% 1% 1% 1.5% 9.1 5.6% 0% 90.8% 1% 3.5% 1% 10.2 1% 1% 1% 95.2% 1% 4.6% 12.0 8.6% 1% 1.3% 1% 89.9% 1% 14.7 1% 1.4% 1% 4.6% 1% 93.1% 四、悬置系统的设计原则2、悬置系统的固有频率合理匹配 将动力总成的六个固有频率匹配在合理的范围之内，使得悬置系统具有较好的N&V特性。悬置系统的各阶固有频率分布在520Hz；各阶固有频率不要

10、重合；垂向避开人体最敏感的频率47Hz;绕曲轴转动的频率小于怠速率的。四、悬置系统的设计原则3、动力总成的位移量要合理 在悬置系统设计时要保证动力总成具有合理的运动位移量。我们一般对悬置系统进行20多种驾驶工况的计算分析。在正常行驶工况下悬置不能接触限位块；非正常行驶况向下动力总成不能接触其他周围零部件，动力总成的 位移量满足设计要求；各个悬置受力相对均匀，悬置系统具有合理的刚度。注意：在悬置系统布置时相对运动的部件之间要保持合理的距离。四、悬置系统的设计原则四、悬置系统的设计原则悬置支架的模态分析悬置支架的应力分析悬置支架的一阶固有频率应该大于450Hz1、悬置支架的模态分析，确保支架具有较

11、高的模态频率。避免发动机的二阶激励引起支架共振。2、悬置支架的应力分析。避免支架应力集中引起支架破坏。3、悬置支架的刚度计算给定动力总成的位置和边界找出动力总成的质心位置和主惯性轴位置推荐出悬置布置位置和悬置结构动力总成的惯性参数测定建立悬置系统的ADAMS模型五、悬置系统的设计流程和计算方法五、悬置系统的设计流程和计算方法 一般在分析动力总成悬置系统振动问题时，由于其固有频率远远低于动力总成和车架弹性体振动频率，因此习惯上将动力总成看做空间运动刚体，把车架看成固定刚体，弹性悬置元件可以简化为具有三个主刚度轴的弹簧阻尼元件，这样就建立了悬置系统的六自由度模型。悬置系统的振动方程为：质量矩阵M，

12、阻尼矩阵C，刚度矩阵K均为66矩阵。其中质量矩阵包含了动力总成的质量和转动惯量数据。所以在进行悬置系统匹配时需要测定动力总成的惯性数据。五、悬置系统的设计流程和计算方法五、悬置系统的设计流程和计算方法ZLG.SOFTWARE - D-MOUNT (众力公司自主开发)悬置系统计算的基本流程六、悬置系统的样车要求及N&V匹配方法 悬置系统在按照设计要求和相关设计理论被制造成为实物样件后，都需要进行整车搭载；由于整车开发过程中的变差较大，悬置搭载整车后，整车的N&V特性并未达到设计指标；所以悬置系统通常需要进行符合整车性的匹配工作。 悬置系统匹配的样车要求: 经过1500km磨合的OTS工程样车 六、悬置系统的样车要求及N&V匹配方法 悬置系统匹配样车的具体要求： （1）车身要求：尺寸、结构稳定无重大结构变更趋势 （2）发动机要求：完成的燃喷系统标定 （3）底盘：悬挂、底盘系统的调校标定 （4）制冷、散热系统：空调、散热风扇的振动标定 （5）轮胎:轮胎状态（花纹样式、磨损程度、气压、轮圈） （6）轮系：四轮定位 （7）转向和驱动系统：助力转向泵及传动轴 （8）驻车系统：手刹、