汽车动力总成橡胶悬置系统性能研究

一、国内外汽车动力总成悬置系统隔振性能的研究概述

（一）国外的研究概述

 到了上世纪 20 年代，人们才开始使用橡胶块的减振特性来减少和吸收动力总成的振动， 以降低动力总成的振动向车体的传递。 随后，人们进一步认识到四缸（四行程）发动机的二阶不平衡惯性力可产生令人难以忍受的振动，从那以后，动力总成悬置系统的减振、隔振问题一直为人重视[1]。

上世纪 70 年代中期，Toshio,Sakatalb介绍了一种分析动力总成振动及噪声向车体传递特性有效方法—机械阻抗法。

1986 年，Eugenee．L．Rizin 撰文总结了以往动力总成悬置系统设计的特点，并着重指出了动力总成悬置系统性能研究发展的方向；1987 年，H．Hata 和 H．Tanaka 对动力总成悬置系统的位置进行了优化设计，对怠速工况下发动机悬置系统的振动进行了深入的研究， 并指出优化悬置刚度的效果不如优化悬置的位置好，车身弯曲共振频率应高于怠速频率，且越大越好， 动力总成的共振频率应小于1姨2倍的怠速频率；1990 年，M．Demic以悬置点的响应力和响应力矩为目标函数，对悬置系统位置与特性进行了优化。

（二）国内的研究概述

近年来，主要研究成果有：清华大学的徐石安等分别以悬置点处反作用力幅值最小为目标函数，适当控制系统固有频率的方法对于动力总成悬置系统进行优化设计；温任林和颜景平提出了发动机悬置系统各阶振型解耦的多目标优化方法；方锡邦副教授应用多体动力学软件 ADAMS 建立了动力总成悬置系统六自由度的动力模型， 分析了悬置的性能参数对系统隔振性能的影响；上官文斌和蒋学锋以动力总成悬置系统的固有频率合理匹配为目标函数，提出了优化设计方法；史文库和林逸以Audi100 轿车为研究对象，认为其发动机悬置支撑在弹性基础上，在模型计算分析时，考虑了弹性基础的作用，通过四参数理论， 重点分析了弹性基础在动力总成悬置系统隔振方面的影响。2009 年，金永福和王建运用CAD软件设计了新型的燃料电池电动汽车动力总成橡胶悬置系统，使橡胶悬置系统应用于新能源车辆上。

二、动力总成橡胶悬置系统的研究方法

（一）理论研究方法

1.移频法

在汽车动力总成橡胶悬置性能研究中， 应确定合适的固有频率的范围，避免共振的发生，即移频法。

2.缩减耦合法

动力总成悬置系统的刚体模态反映出系统的耦合程度， 其与动力总成悬置系统的惯性矩阵M和刚度矩阵K有直接关系。在发动机主惯性轴坐标系中，动力总成的惯性矩阵M是解耦的，如果系统的刚度矩阵 K 也为对角矩阵，那么悬置系统主惯性轴坐标系中六个刚体模态振动解耦。

以上情况仅对动力形状相对规则的动力总成适用， 而对于形状不规则的动力总成，能量法显示其优越性。因为能量解耦法是在得到悬置系统的六个固有模态后，利用振型来得到悬置系统的能量分布， 根据能量分布来判断汽车动力总成悬置系统是否解耦或解耦程度， 基本脱离了发动机类型及布置形式等具体特点的束缚，具有普遍实用性，可以适用于任何复杂形状的刚体，成为解耦设计的一种主要方法。

（二）实验研究方法

1.模态分析实验

为了验证理论分析结果和评价隔振效果，必须对动力总成悬置系统进行实验研究， 以验证设计的正确性。首先，传统模态分析；传统的模态分析的方法是建立在系统输入/输出数据均已知的基础上， 利用激励和响应的完整信息进行参数识别。其次，运行模态分析；运行模态分析是只从振动响应信号中提取模态参数的一种技术，它不需要测量的激振力，使人们能够在设备运行或者无法测得激励的情况下进行模态测试。

2.振动传递特性实验研究

振动传递特性实验是为了验证动力总成悬置系统系能发挥程度的实验。 它是通过测试悬置处的振动加速度以及振动信号的频谱分析、相干分析和传递特性的分析，找出影响该车动力总成振动传递特性的主要因素，为后续的优化设计奠定基础。

3.振动烈度实验

该实验目的是为了解动力总成在不同的橡胶悬置支撑下振动特性和振动烈度等级， 评价动力总成悬置系统性能的优劣。

三、问题与展望

汽车动力总成橡胶悬置系统是一个非常复杂的系统， 国内外学者已对该系统进行了大量理论研究和实验研究。为了使动力总成橡胶悬置系统研究更具科学性、可靠性和前瞻性，以下方面的研究工作需要加强：

综合考虑动力总成悬置系统各种影响因素。如动力总成悬置系统自身的激励、路面传来的激励以及各种激励的耦合分析问题。在分析动力总成橡胶悬置系统时，可将其放入整车模型中进行研究，这样能够更加准确地评价模型的正确性。在对动力总成橡胶悬置系统进行理论分析时，对于形状不规则的动力总成尽量采用能量解耦法进行分析，以发挥其优越性。在对动力总成橡胶悬置系统进行实验研究时，对于激振力耦合的复杂工况最好采用运行模态分析，以获得相对准确的模态参数。

四、结语

近年来，随着国内汽车行业的迅猛发展，传统的燃油汽车以及新能源汽车已经进入或者即将进入寻常百姓的家门。人们不仅关注的是各种车辆的动力性而且对于乘坐舒适性也有着越来越高的要求，因此动力总成橡胶悬置系统作为汽车振动系统的一个重要的子系统，其性能的研究日益受到人们的关注。 科研人员以及现场工程师们对动力总成橡胶悬置系统的不断优化设计必将给国内外动力总成悬置系统一体化设计奠定良好的基础。

本文来源：《魅力中国》：https://www.zzqklm.com/w/wy/25805.html