纵置发动机悬置系统解耦计算优化.pdf

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1、夏永文俞斌束长东姚尧：纵置发动机悬置系统解耦计算优化21纵置发动机悬置系统解耦计算优化俞斌束长东姚尧(上汽商用车技术中心)[摘要]动力总成悬置系统整车坐标系解耦率计算与优化对发动机主要激励(绕扭矩轴振动)解耦存在一定的局限性。本文通过绕扭矩轴坐标系计算绕转动方向的解耦，通过整车坐标系计算平动方向的解耦，同时采用多目标优化对纵置悬置系统进行优化。[关键词]整车坐标系扭矩轴坐标系纵置扭矩轴解耦悬置系统是动力总成振动传递路径过程中最重要的减振件之一，直接影响动力总成振动传递及车内的舒适性。悬置系统解耦率的好坏对悬置系统设计开发起关键指导作用。对于

2、纵置动力总成悬置系统而言，解耦计算与优化有其自身特点。1纵置发动机悬置布置特点相对于横置发动机，发动机纵置的最大区别在于扭矩轴。对于横置前驱动力总成，悬置通常采用平置布置在扭矩轴上或平行扭矩轴。纵置发动机悬置通常布于扭矩轴两侧(见图1)，其主要特点㈨卜图1动力总成悬重币I形式1)解耦计算与优化需要考虑扭矩轴。纵置悬置布置与扭矩轴之间的关系更为隐性，通常需要考虑悬置系统弹性中心点落于扭矩轴上⋯，以消除扭矩轴坐标系下绕扭矩轴与Y／Z方向的耦合，即要求绕扭矩轴解耦。2)纵置发动机悬置通常布置于扭矩轴两侧，采用V型布置，对发动机绕扭矩轴振动起主要隔

3、振作用。发动机悬置倾角对扭转刚度有直接影响。3)纵置发动机扭矩轴与整车x向倾角较大。纵置发动机布置过程中，往往会考虑带3—5。的前后倾角。而动力总成本身受变速箱甚至分动器的影响，扭矩轴与整车x向夹角通常达到15。左右(见图2)图2扭矩轴与悬置布置不薏基于纵置动力总成的特性，悬置系统解耦计算优化过程中即需要考虑绕扭矩轴方向的解耦，又需要考虑垂向振动解耦。单一坐标系解耦计算与优化无法满足实际需求。2扭矩轴解耦和整车坐标系解耦综合优化对于纵置悬置系统布置，实际转动方向(扭矩轴)与垂向振动解耦是关键指标之一。扭矩轴与整车x轴存在15度左右的夹角，无

4、法采用整车坐标系进行计算。垂向振动又与整车坐标系相同，单一的坐标系均无法反应实际情况。2．1纵置发动机悬置系统解耦计算优化策略建立扭矩轴坐标系，x向与扭矩轴同向，Y与z轴与相应惯性轴相近。对于转动方向，采用扭矩轴坐标系进行解耦计算。对于平动方向，采用整车坐标系进行计算。通过多目标优化，将两种坐标系下的值进行优化(见图3)。纛．1一内燃fJL与配件2015年第10期?1tz《：；l蠢⋯H．¨：。《≤?^蹲’h+：K一一㈡“眦，⋯⋯J*々：：，：“州如鞯￥射；j：畸≯”H避圈3纵置悬置系统计算优化策略主要计算与优化流程如下：1)实测动力总成质心

5、与转动惯量参数。2)扭矩轴计算，确认动力总成及悬置位置在不同坐标系下的参数(图4)。3)初始刚度输入，确认弹性轴位置。4)平动方向(整车坐标)和转动方向(扭矩坐标)解耦及模态优化(解耦计算方法参见文献‘2][51)。C吲n竹H^叼k●kM竹n呻c$Ⅷ■日㈣㈣⋯¨^№‰ⅥJ。001fO弼550M01621JIr⋯伸幽4挝矩轴坐杯系数据转换过柱2．2纵置悬置不同坐标系下解耦的应用与验证为对动力总成悬置系统计算优化方法进行验证，针对某车型动力总成配置两种不同的悬置方案。方案一为仅根据整车坐标系进行解耦计算与优化的刚度，方案二位根据两种坐标系综合优

6、化的悬骨刚度优化结果如下：j《率墅睬i甏j黢隧辫始，—j*，d1

7、阶次凌荤(Ifz)XRx对RZ一盼5．61．68二．00．014．40．40．7二阶5．882e1．70．90．314．30．0{三阶8．12．80．094．6O．02．60．0四盼10．112．8O．04．5O．08：．40．3】五阶il．60．01．40．00．398．3六阶13．10．014．80．095：0．00．0【图5整车坐标系计算解耦方案二则是针对扭矩轴进行转动方向进行解隅优化二计算结果如下目Ij嚣基j￡坐括系黧耦攀。扭I酣I燮器器鬟鹈、，输次顷率(flz)XY

8、ZRXRYRZ一阶6．21．90．09．00．32．3二盼6．48142．10．20．016．10．2三阶9．20．80．098．：0．01．00．0四除11。015．80．01．60．42．095：五输12。50．11．50．080，62．1六阶14．20．014．40．090．60．0国。综台坐标系计算解耦将两种方案先后切换到某车型上，方案一存在明显的点火抖动问题，主观感受在点火过程中有左右晃动现象。方案二则无此现象。分析实测数据发现(见图7)，方案一主驾座椅导轨Y向振动为1．46m／s2，方案二主驾座椅导轨Y向振动为0．94m／．q2

9、崮1点火于斗动试验数琚对比原因在于，方案一侧重于整车坐标系的roll向解耦。然而实际上，整车坐标系与扭矩轴存在倾角，整车坐标系roll向越好，扭矩轴坐标系下roll向则越不理想。