动力总成悬置系统隔振分析及优化

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1、汽车制造技术现代制造工程(ModernManufacturingEngineering)2012年第2期动力总成悬置系统隔振分析及优化何洋志，陈吉清，兰凤崇(华南理工大学机械与汽车工程学院，广州510640)摘要:针对某皮卡车振动剧烈、噪声较大等问题，建立动力总成悬置系统多体动力学模型。通过模态分析、动力总成质心加速度和悬置支撑处响应力的仿真，优化悬置的主刚度，使其隔振效果得到明显改善，不仅提高了车辆乘坐的舒适性，而且延长了发动机与其他部件的使用寿命。关键词:动力总成;悬置系统;隔振;优化设计中图分类号:U464．1文献标志码:A文章编号:1671—3133(2012)02—008

2、0—04AnalysisandoptimizationofpowerassemblymountingvibrationisolationHeYangzhi，ChenJiqing，LanFengchong(SchoolofMechanicalandAutomotiveEngineering，SouthChinaUniversityofTechnology，Guangzhou510640，China)Abstract:Aimingatsomeproblemsthatonepickup’sviolentvibrationandthegreaternoiseetc．Tobuildthemu

3、lti-bodydynam-icmodelofpowertrainmountsystem．Themounting’sstiffnessesareoptimizedbymodalanalysis，powertraincentreofmassaccelerationandmountingresponseforcesimulations．Itsvibrationresistanceperformanceisimprovedmarkedly．Itisnotonlyim-provethecomfortability，butalsoprolongthedurabilityofengineand

4、othercomponents．Keywords:powertrain;mountingsystem;vibrationisolation;optimaldesign20引言槡1+(cω/k)TR==222槡(1－mω/k)+(cω/k)汽车的振源主要来自于两个方面:发动机和路2槡1+(2ξω/ωn)面。发动机悬置的性能直接影响汽车发动机的振动=222乃至整车的舒适性和使用寿命，好的动力总成悬置系槡［1－(ω/ωn)］+(2ξω/ωn)2统可以较好地控制发动机本身的振动向车体部分传1+(2ξλ)(1)222递以及路面的不平对发动机工作的影响［1］。合理地槡(1－λ)+(2ξλ)选取

5、悬置系统的参数是提高整车抗噪声、振动和不舒式中:TR为传递率;c为黏性阻尼系数;ω为激振频率;适(NoiseVibrationandHarshness，NVH)性能的关键。k为弹簧刚度;m为集中质量;ξ为阻尼比，ξ=c/Cc，Cc本文针对某皮卡车振动剧烈、噪声较大等问题，根据为临界黏性阻尼系数，Cc=2mωn;ωn为系统的固有频［2-4］动力总成悬置系统隔振设计的基本理论和方法，率，ωn=槡k/m;λ为频率比，λ=ω/ωn。建立多体动力学模型，通过优化悬置参数来满足频率分析可知:λ=1为共振点，即系统危险点;0．75＜合理分布、模态振型解耦和动力总成位移等设计要λ＜槡2为隔离区，在

6、此区域传递率TR＞1，即经隔振器求，达到悬置系统优化设计的目的。传递后的响应幅值反而比激振幅值还大;λ＞槡2为工1动力总成悬置的隔振原理作区，无论阻尼大小，随着频率比增加，传递率逐渐趋由发动机隔振理论可知，发动机悬置系统有以下于零，即要求隔振系统的固有频率低于激励力频率的［5-6］几个作用:支撑作用、限位作用和隔振作用。且1/槡2倍;λ＜0．75为前工作区，对于来自路面的激励要知，来自发动机的激振力和来自路面的激振力经过悬保证其频率和系统固有频率之比小于0．75。置所得到的传递率TR方程为:对于本文研究的四缸汽油发动机来说，点火脉冲80何洋志，等:动力总成悬置系统隔振分析及优化20

7、12年第2期引起的激振力在发动机怠速时表现更为明显，怠速时应合力达到稳定时的波动幅度为213N。曲轴转速n=750r/min，故怠速时的激振频率f1为:f1=Nn/(30Z)=4×750/(30×4)=25Hz(2)式中:N为汽缸数;n为曲轴转速;Z为冲程数。为了使动力总成悬置系统固有振动不会与发动机本身的激励力产生共振;并使动力总成悬置系统固图2怠速工况时悬置支撑处响应合力随时间变化曲线有振动不会与路面激励力产生共振，且路面的激励频经过频域仿真计算，得到系统的前6阶