动力总成悬置系统运动包络及工况载荷计算方法

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1、动力总成悬置系统运动包络及工况载荷计算方法吕兆平吴川永上汽通用五菱汽车股份有限公司技术中心【摘要】本文论述了动力总成位移控制设计的一般原理，以一微车动力总成悬置系统为研究对象，结合通用汽车公司全球标准的28种载荷工况，介绍了求解各悬置点反力以及发动机质心位移和转角的方法，该计算数据为悬置支架的强度校核以及发动机仓零件设计及布置提供了理论依据。[关键词]动力总成悬置系统，运动包络，工况载荷Thecalculationmethodforthemotionenvelopandloadcaseforceofthepowertrainmount

2、systemLvZhaopingWuchuanyong(TechnicalDevelopmentCenter,SAICGMWulingAutomobileCo.,Ltd..,Liuzhou545007)[Abstract]Thegeneralprincipleforthedesignofmotioncontrolforpowertrainmountingsystemispresented。Takeaminivanpowertrainmountingsystemastheobjectofstudy.withthe28loadcaseof

3、theGMglobalstandards.IntroducesthemethodtosolvethereactionforceatthemountingpointsandthedisplacementandrotationoftheCOGofthepowertrain.thecalculateddataprovidesatheoreticalbasisforthemountingbracketstrengthcheckandthepartsofenginewarehousedesignandlayout.[Keywords]power

4、trainmountsystem，motionenvelop，Loadcaseforce前言[1]动力总成悬置系统的主要功能有两个，一是减振，二是限位。从悬置元件的刚度曲线来看，一般可以分为线性段和非线性段。其中，线性段可以看作悬置元件减振功能的体现。悬置系统设计工程师在设计悬置刚度线性段时，需要用悬置元件动刚度对动力总成的模态及解耦率进行计算。当动力总成的模态及解耦率满足要求时，悬置动刚度就确定了。而动刚度和静刚度成一定的比例关系(一般动刚度为静刚度的1．3~1．5倍)，这样即可确定悬置元件线性段的刚度。刚度曲线的拐点则是动力总成的

5、限位点，限位要求通常是主机厂提供的。如主机厂要求在三挡80％油门开度下动力总成需要良好的解耦，即要求动力总成各悬置点的位移量均在线性段内，供应商根据这个要求即可设计刚度曲线的拐点。在拐点之后，悬置刚度曲线可以看作是大刚度的线性段。这个大刚度的设计，则要满足主机厂对动力总成总体位移的设计目标值。因此，整个非线性段是为了实现悬置系统的限位功能。[2]本文通过Adams／View软件建立动力总成模型及考虑了悬置在其三个弹性主轴方向力——位移特性的非线性关系，设计了悬置非线性刚度曲线，对某车型的动力总成进行28种工况的模拟计算，对动力总成悬置

6、系统运动包络进行了校核并获得了28工况下各悬置点的工况载荷，为悬置支架、车身结构甚至变速器壳体强度校核都提供了输入条件。1工况计算前期准备1.1坐标系定义一般我们在发动机大总成测试时，获得的质心坐标是在发动机坐标系下的坐标，转动惯量则是在质心坐标系下的转动惯量。因此在此先介绍一下坐标系的定义问题。1.1.1发动机坐标系OeXeYeZe以曲轴中心线与发动机后端面(RFB)的交点为坐标原点Oe;Xe轴平行于曲轴中心线,指向发动机前端;Ze轴平行与气缸线,指向缸盖;Ye根据右手定则确定,应与气缸中心线所在的中心面垂直,指向发动机左侧(从变速

7、箱端向皮带轮端看).图1发动机坐标系1.1.2质心坐标系OcXcYcZc坐标原点位于质心原点Oc;与发动机坐标系OeXeYeZe各轴对应平行且方向相同的坐标系为动力总成质心坐标系.图2质心坐标系1.1.3整车坐标系整车坐标系一般是由客户定义的，一般客户在提供总成数模时会装配在整车坐标系下，X轴从车头指向车尾，Z轴垂直向上，Y轴按右手法则确定。图3整车坐标系1.2动力总成质心及转动惯量的转换根据发动机大总成在发动机坐标系下的质心坐标和质心坐标系下的转动惯量及两者在整车下的布置位置，利用Adams软件，可以很方便的实现动力总成转动惯量从质

8、心坐标系到整车坐标系的转化，从而使得ADAMS建模和MATLAB编程变得更为简便。当然还需要在把发动机坐标系下的质心位置转换到整车坐标系下，这一步可以借助UG/CATIA等三维建模软件。1.3悬置系统计算工况简介悬置系统