汽车动力总成悬置系统的非线性刚度设计方法

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1、学兔兔www.xuetutu.com汽车工程2011年(第33卷)第7期AutomotiveEngineering2011119汽车动力总成悬置系统的非线性刚度设计方法吕兆平。杨晓(上汽通用五菱汽车股份有限公司技术中心，柳州545007)[摘要]以某一微型车动力总成3点悬置系统为例，针对汽车的28种载荷工况，对动力总成的质心位移和各悬置点的位移与反力进行了计算，并论述了动力总成悬置系统非线性刚度的设计思想和计算方法。关键词：汽车动力总成悬置系统；非线性刚度设计TheDesignMethodoftheNonlinearStiffnessforAutomoti

2、vePowertrainMountingSystemLiiZhaoping&YangXiaoTechnicalD~eloprnentCenter，SAICGMWulingAutomobileCo．，Ltd．，Liuzhou545007[Abstract]Takingthe3pointmountsystemofaminivanpowertrainasexample，andaimingat28loadca—sesofavehicle，thedisplacementofthemasscenterofpowertrainandthedisplacementandr

3、eactionforceofallmountingpointsarecalculated．Thedesignideaandcalculationmethodofthenonlinearstiffnessofpowertrainmountsystemarealsoexpounded．Keywords：automotivepowertrainmountingsystem；nonlinearstiffnessdesign置为例，说明了悬置非线性刚度曲线的设计方法。日IJ舌1悬置系统的静态特陛及运动空间限制悬置系统的非线性设计是悬置系统设计的一个重要内容，主要是基

4、于以下两点：(1)优化设计动力进行动力总成振动控制设计时，将动力总成视总成悬置系统的6阶固有频率，以避免悬置系统与为刚体，由n个(几≥3)悬置支承在车架、副车架或汽车的其它零部件系统(如车身、悬架系统)共振，车身上，悬置简化为沿3个相互垂直的弹性主轴方尽可能使悬置系统在6个方向的振动互不耦合(解向(U-,V和W)具有刚度和阻尼的元件(见图1)。耦)，尤其是动力总成在垂直方向的振动和沿曲轴方向的扭转振动应和其它方向的振动解耦¨-s]；(2)在汽车的各种行驶工况下(通用汽车公司规定为28种工况)，动力总成的位移应控制在合理的范围之内，避免与周边零部件的干涉，防

5、止因动力总成位移过大而与周围零件发生干涉或影响汽车的操控等。合理的悬置系统非线性设计应能在良好隔振和动力总成位移控制两方面取得平衡。本文中考虑了悬置在其3个弹性主轴方向的力和位移特性的非线性关系，以某一微型车衬套型悬图1汽车动力总成悬置系统原稿收到日期为2010年9月3日，修改稿收到日期为2010年11月12日。学兔兔www.xuetutu.com汽车工程2011年(第33卷)第7期悬置在其3个弹性主轴方向上的力一位移曲线表2动力总成刚体目标频率为非线性曲线，在GMW14116中有具体的要求，如低幅度(4-0．1mm)动力总成刚体模态配置图2所示。模态频率

6、范围／Hz解耦率／％区间／Hz垂向9～ll≥95>2转矩～”¨、Ⅲ1(载荷)侧向7～15≥6o>2前后7～l3≥85>2侧倾8～12≥9O>2及限工况俯仰8～18≥85>2一一7过渡区＼、横摆8～17≥6O>2油门加速厂一怠速二一般悬置系统非线性刚度设计须遵循以下原角则。(1)每个悬置的限位刚度都不宜过大，防止出图2悬置转矩一转角关系曲线现高负载下异常噪声及振动问题。该曲线的设计应考虑下列要求。(2)尽量同时使两个以上悬置参与限位，防止区域1：怠速时起到低频隔振作用，此区间动力单个悬置限位时负载过大。总成悬置系统主要承受一稳态转矩脉冲，子系统主(3)避免金

7、属与金属之间的限位设计。要任务是隔振。(4)线性段：冷机怠速、暖机怠速、高挡(IV挡区域2：对节气门全开时起到高频隔振和控制之上)WOT(全油门前进)。作用。此时动力总成悬置子系统主要承受一稳态转(5)过渡段：Ⅱ、Ⅲ挡WOT，侧向约1g，纵向约矩脉冲，子系统主要任务是隔振，次要任务是控制。1g，垂向上跳约1．5g或2g(除lg重力)，垂向下跳区域3：对极限工况的控制及负载的管理，此时约1g(除1g重力)。动力总成悬置系统主要承受极限转矩，控制动力总(6)硬限位：各个方向的极限工况，根据成运动范围变为主要任务。GMW14116中28载荷工况可知，动力总成前后

8、运合理的悬置非线性刚度曲线应能既保证悬置系动的极限工况为11g，垂