汽車動力總成橡膠懸置系統(tǒng)性能研究

一、國內(nèi)外汽車動力總成懸置系統(tǒng)隔振性能的研究概述

（一）國外的研究概述

 到了上世紀(jì) 20 年代，人們才開始使用橡膠塊的減振特性來減少和吸收動力總成的振動， 以降低動力總成的振動向車體的傳遞。 隨后，人們進(jìn)一步認(rèn)識到四缸（四行程）發(fā)動機的二階不平衡慣性力可產(chǎn)生令人難以忍受的振動，從那以后，動力總成懸置系統(tǒng)的減振、隔振問題一直為人重視[1]。

上世紀(jì) 70 年代中期，Toshio,Sakatalb介紹了一種分析動力總成振動及噪聲向車體傳遞特性有效方法—機械阻抗法。

1986 年，Eugenee．L．Rizin 撰文總結(jié)了以往動力總成懸置系統(tǒng)設(shè)計的特點，并著重指出了動力總成懸置系統(tǒng)性能研究發(fā)展的方向；1987 年，H．Hata 和 H．Tanaka 對動力總成懸置系統(tǒng)的位置進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計，對怠速工況下發(fā)動機懸置系統(tǒng)的振動進(jìn)行了深入的研究， 并指出優(yōu)化懸置剛度的效果不如優(yōu)化懸置的位置好，車身彎曲共振頻率應(yīng)高于怠速頻率，且越大越好， 動力總成的共振頻率應(yīng)小于1姨2倍的怠速頻率；1990 年，M．Demic以懸置點的響應(yīng)力和響應(yīng)力矩為目標(biāo)函數(shù)，對懸置系統(tǒng)位置與特性進(jìn)行了優(yōu)化。

（二）國內(nèi)的研究概述

近年來，主要研究成果有：清華大學(xué)的徐石安等分別以懸置點處反作用力幅值最小為目標(biāo)函數(shù)，適當(dāng)控制系統(tǒng)固有頻率的方法對于動力總成懸置系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計；溫任林和顏景平提出了發(fā)動機懸置系統(tǒng)各階振型解耦的多目標(biāo)優(yōu)化方法；方錫邦副教授應(yīng)用多體動力學(xué)軟件 ADAMS 建立了動力總成懸置系統(tǒng)六自由度的動力模型， 分析了懸置的性能參數(shù)對系統(tǒng)隔振性能的影響；上官文斌和蔣學(xué)鋒以動力總成懸置系統(tǒng)的固有頻率合理匹配為目標(biāo)函數(shù)，提出了優(yōu)化設(shè)計方法；史文庫和林逸以Audi100 轎車為研究對象，認(rèn)為其發(fā)動機懸置支撐在彈性基礎(chǔ)上，在模型計算分析時，考慮了彈性基礎(chǔ)的作用，通過四參數(shù)理論， 重點分析了彈性基礎(chǔ)在動力總成懸置系統(tǒng)隔振方面的影響。2009 年，金永福和王建運用CAD軟件設(shè)計了新型的燃料電池電動汽車動力總成橡膠懸置系統(tǒng)，使橡膠懸置系統(tǒng)應(yīng)用于新能源車輛上。

二、動力總成橡膠懸置系統(tǒng)的研究方法

（一）理論研究方法

1.移頻法

在汽車動力總成橡膠懸置性能研究中， 應(yīng)確定合適的固有頻率的范圍，避免共振的發(fā)生，即移頻法。

2.縮減耦合法

動力總成懸置系統(tǒng)的剛體模態(tài)反映出系統(tǒng)的耦合程度， 其與動力總成懸置系統(tǒng)的慣性矩陣M和剛度矩陣K有直接關(guān)系。在發(fā)動機主慣性軸坐標(biāo)系中，動力總成的慣性矩陣M是解耦的，如果系統(tǒng)的剛度矩陣 K 也為對角矩陣，那么懸置系統(tǒng)主慣性軸坐標(biāo)系中六個剛體模態(tài)振動解耦。

以上情況僅對動力形狀相對規(guī)則的動力總成適用， 而對于形狀不規(guī)則的動力總成，能量法顯示其優(yōu)越性。因為能量解耦法是在得到懸置系統(tǒng)的六個固有模態(tài)后，利用振型來得到懸置系統(tǒng)的能量分布， 根據(jù)能量分布來判斷汽車動力總成懸置系統(tǒng)是否解耦或解耦程度， 基本脫離了發(fā)動機類型及布置形式等具體特點的束縛，具有普遍實用性，可以適用于任何復(fù)雜形狀的剛體，成為解耦設(shè)計的一種主要方法。

（二）實驗研究方法

1.模態(tài)分析實驗

為了驗證理論分析結(jié)果和評價隔振效果，必須對動力總成懸置系統(tǒng)進(jìn)行實驗研究， 以驗證設(shè)計的正確性。首先，傳統(tǒng)模態(tài)分析；傳統(tǒng)的模態(tài)分析的方法是建立在系統(tǒng)輸入/輸出數(shù)據(jù)均已知的基礎(chǔ)上， 利用激勵和響應(yīng)的完整信息進(jìn)行參數(shù)識別。其次，運行模態(tài)分析；運行模態(tài)分析是只從振動響應(yīng)信號中提取模態(tài)參數(shù)的一種技術(shù)，它不需要測量的激振力，使人們能夠在設(shè)備運行或者無法測得激勵的情況下進(jìn)行模態(tài)測試。

2.振動傳遞特性實驗研究

振動傳遞特性實驗是為了驗證動力總成懸置系統(tǒng)系能發(fā)揮程度的實驗。 它是通過測試懸置處的振動加速度以及振動信號的頻譜分析、相干分析和傳遞特性的分析，找出影響該車動力總成振動傳遞特性的主要因素，為后續(xù)的優(yōu)化設(shè)計奠定基礎(chǔ)。

3.振動烈度實驗

該實驗?zāi)康氖菫榱私鈩恿偝稍诓煌南鹉z懸置支撐下振動特性和振動烈度等級， 評價動力總成懸置系統(tǒng)性能的優(yōu)劣。

三、問題與展望

汽車動力總成橡膠懸置系統(tǒng)是一個非常復(fù)雜的系統(tǒng)， 國內(nèi)外學(xué)者已對該系統(tǒng)進(jìn)行了大量理論研究和實驗研究。為了使動力總成橡膠懸置系統(tǒng)研究更具科學(xué)性、可靠性和前瞻性，以下方面的研究工作需要加強：

綜合考慮動力總成懸置系統(tǒng)各種影響因素。如動力總成懸置系統(tǒng)自身的激勵、路面?zhèn)鱽淼募钜约案鞣N激勵的耦合分析問題。在分析動力總成橡膠懸置系統(tǒng)時，可將其放入整車模型中進(jìn)行研究，這樣能夠更加準(zhǔn)確地評價模型的正確性。在對動力總成橡膠懸置系統(tǒng)進(jìn)行理論分析時，對于形狀不規(guī)則的動力總成盡量采用能量解耦法進(jìn)行分析，以發(fā)揮其優(yōu)越性。在對動力總成橡膠懸置系統(tǒng)進(jìn)行實驗研究時，對于激振力耦合的復(fù)雜工況最好采用運行模態(tài)分析，以獲得相對準(zhǔn)確的模態(tài)參數(shù)。

四、結(jié)語

近年來，隨著國內(nèi)汽車行業(yè)的迅猛發(fā)展，傳統(tǒng)的燃油汽車以及新能源汽車已經(jīng)進(jìn)入或者即將進(jìn)入尋常百姓的家門。人們不僅關(guān)注的是各種車輛的動力性而且對于乘坐舒適性也有著越來越高的要求，因此動力總成橡膠懸置系統(tǒng)作為汽車振動系統(tǒng)的一個重要的子系統(tǒng)，其性能的研究日益受到人們的關(guān)注。 科研人員以及現(xiàn)場工程師們對動力總成橡膠懸置系統(tǒng)的不斷優(yōu)化設(shè)計必將給國內(nèi)外動力總成懸置系統(tǒng)一體化設(shè)計奠定良好的基礎(chǔ)。

本文來源：《魅力中國》：http://m.k2057.cn/w/wy/25805.html