柴油轿车动力总成悬置系统优化设计.pdf

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1、柴油轿车动力总成悬置系统优化设计1. 动力总成悬置系统的设计原则及流程 动力总成悬置系统的主要作用为隔离动力总成振动向车身及车厢内部的传递，尤其是控制发动机怠速工况下的低频抖动，并隔离发动机的高速运转时引起的车室内部的高频噪声;支承发动机的重量，控制动力总成的相对运动和位移，克服和平衡因最大扭矩输出或紧急制动产生的反作用力和惯性力;避免与整车其他部件发生干涉，保证动力总成工作安全可靠等。悬置系统完整的设计方案如图1所示。动力总成悬置系统在设计上受到了许多约束条件的限制和制约，在设计时应结合具体实际情况。综合考虑，既要满足自身的性能和功能要求，也要满足整车性能对动力总成悬置系统

2、设计提出的要求。图1悬置系统设计流程图1.1 设计原则 如上图所示的悬置系统的设计的流程图可知，一般设计动力总成悬置系统必须从以下几个方面考虑。1）系统解耦在动力总成悬置系统设计中，我们希望动力总成悬置系统在动力总成参考坐标系下是完全解耦的，即系统沿某一广义坐标的激励只会引起系统一个模态的振动。通常发动机悬置系统的六个自由度的振动是耦合的，沿悬置系统广义坐标的任意一个激励都将激起系统的多个模态，这样导致发动机的振幅加大，振动频带过宽，要达到较好的隔振效果，则需使用更软的悬置元件，但这会导致动力总成有较大的位移，且易与周围零件发生干涉，还会降低悬置元件的使用寿命，因此在设计时将

3、悬置的空间位置尽量按解耦布置。2）固有频率合理匹配从单自由度振动理论知，若激振频率在系统固有频率附近，系统振动振幅将明显增大，这时增大阻尼将明显降低振幅，当激振频率大于系统固有频率的2倍之后，系统振动传递率将小于1，能起到隔振的效果，因此各个方向的固有频率应在此方向激振频率的0.707倍以下。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的固有频率以免发生共振。为了保证悬置的使用寿命，还需要系统的最低模态频率应大于5Hz。3）振动传递率和支承处动反力最小悬置系统应该尽量降低振动传递率的大小，这样才能彻底或最大限度

4、地隔离发动机的振动。在发动机的整个工作频率区内，都应将振动传递率保持在一个很低的水平。因为振动传递率的大小反映了整个系统的隔振水平。考虑到作用在悬置的力与悬置元件的使用寿命有关，因此，还应减少悬置处动反力的大小。除此之外，在设计动力总成悬置系统时还得考虑发动机的运动空间、车架结构、最小离地间隙等因素。1.2设计流程一般的悬置设计包括以下过程：1)确定动力总成的总质量，包括内部注满的机油和冷却液；2)确定动力总成的质心位置；3)确定动力总成主惯性轴的位置；4)测出或估算出动力总成绕三个主惯性轴的转动惯量；5)设定动力总成前、后悬置支承点的数目，布置形式，各支承点离质心和主惯性轴

5、的位置及相应的几何尺寸，并结合解耦原理作必要的分析计算;6)分别计算前、后悬置支承点上承受的静态负荷;7)计算发动机机体后端面与飞轮壳接合面上的静态弯矩，该弯矩值必须在发动机制造商规定的范围内；否则，应调整前、后悬置支承点的位置或增加尾部辅助支承点，使该处的弯矩值控制在限值内;8)计算发动机、变速器总成在悬置软垫上可能引起的最大转矩反作用力。可用两种计算标准，一是发动机输出最大转矩时，另一是发动机在额定功率点时(包括最大变速比)。然后根据软垫制造商提供的软垫“负荷——变形”曲线，核对所选样的软垫是否能承受这一作用力及软垫的最大变形量是否在合理的范围内;9)按实际应用情况，确定

6、动态负荷冲击加速度的数值;10)设计悬置支架，按动态负荷计算进行强度校核。若发动机制造商没有提出机体后端面与飞轮壳接合部位的静态弯矩限值，则应按动态负荷计算该部位的弯矩和工作应力，保证该薄弱环节安全可靠;11)选择合适的悬置软垫，应能承受上述动态负荷，并满足隔振要求，确定软垫的刚度;12)根据所选择的软垫的压缩和剪切刚度及系统布置形式，分别计算前、后悬置的垂直综合刚度，侧向综合刚度和扭转综合刚度及相应的固有频率（如果是平置式布置，则系统的垂直方向固有频率和隔振效率可从软垫制造商提供的坐标图上根据静态变形量确定）;13)确定发功机的外激振频率;14)通过软垫制造商提供的坐标图，

7、按照软垫的静态压缩量以及外激振额率，确定悬置系统的隔振效率;15)检查悬置系统是否具备克服其他外力和惯性力的能力，必要时应设置限位装置;16)选择能满足工作环境条件的需要的悬置软垫的材料;17)校核悬置系统的结构布置能否适应整车提供的空间，确保不与周围零部件发生干涉;18)试验、检验、调整。2. 动力总成悬置系统优化设计2.1项目介绍 先进柴油轿车开发项目，轿车使用广西玉林柴油机厂生产的1.8L型号为YC4W110-40的直列四缸水冷四冲程柴油机，发动机与车架之间通过悬置支承连接。由于是由汽油机改为柴油