2022年发动机悬置的优化 .pdf

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1、2005 年 MSC.Software 中国用户论文集发动机悬置的优化刘艳华(沈阳华晨金杯汽车有限公司)摘要：本文的优化目的:支承动力总成，必须考虑动力总成重量及驱动反力矩引起的悬置变形，合理地分配每个悬置所承受的静载，保证整个悬置系统的使用寿命;隔离动力总成振动，包括控制发动机怠速时较大幅度的低频抖动，隔离高频振动以便降低车室内的高频振动和噪声;限制动力总成在冲击工况下的过大位移。关键词：MSC.ADAMS 软件，发动机悬置1.模型假设 考虑到动力总成悬置系统的固有振动频率一般低于20Hz（518Hz），通常将动力总成视为刚体；同时将各个悬置简化为沿空间3 个相互垂直方向（即主刚度方向）上的

2、弹性阻尼元件。2.发动机悬置特性的影响因素 2.1 发动机缸数的影响 不同缸数的发动机对动力总成的振动激励型式和激励频率不同。对于四缸四冲程发动机，在低频区的激振成分主要是第二、四阶扭矩谐量，在中高频率区的激振成分主要是第二阶不平衡往复惯性力；对于六缸四冲程发动机，其激振成分主要是第三、六阶扭矩谐量。根据隔振理论，动力总成刚体振动模态频率应比主要激振频率的0.71 倍要小。考虑怠速隔振的情况，当发动机的怠速转速相同时，四缸发动机动力总成的刚体振动固有频率上限须低于六缸机。2.2 发动机布置方式的影响 FF 式汽车的发动机可以横置或纵置，而横置发动机和纵置发动机的倾覆力矩对车身的振动激励完全不同

3、，动力总成刚体振动模态与车身的低阶弯曲、扭转振动模态的相互耦合、匹配关系也完全不同。由于动力总成的转动惯量Iyy 一般比 Ixx 要大得多（(34)倍左右），动力总成的俯仰振动模态频率一般低于侧倾振动模态频率，动力总成的俯仰振动幅值往往小于侧倾振动幅值。在发动机怠速工况下，动力总成的侧倾振动较大，为了避免动力总成的振动引起车身的低阶弯曲、扭转模态共振，在动力总成悬置系统设计过程中需要合理匹配车身弯曲或扭转振动模态与动力总成刚体侧倾振动模态的频率，同时对动力总成悬置安装点与车-2-名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 1 页，共 4 页 -2005 年 MSC.Software 中国

4、用户论文集身固有振型节线的相对位置关系进行合理匹配。例如，对于横置式发动机，动力总成的前后悬置不宜跨置于车身弯曲振型节线的两侧。2.3 动力传动系型式的影响 对于发动机前置前轮驱动的FF 式汽车动力传动系，其动力总成还包括驱动桥主减速器，使得作用在动力总成上的驱动反力矩比FR 式汽车大大增加，这就要求提高悬置的静刚度。同时，FF 式汽车动力总成与FR 式相比，其扭矩轴与曲轴的夹角明显增大，当其悬置系统采用V型布置方案时，往往由于布置空间和布置位置的限制，难以使得悬置组在布置平面内关于扭矩轴坐标系的XZ平面对称、达到使悬置组的弹性中心落在扭矩轴上的目标。因此，有必要在整车总布置初期预留必要的空间

5、。2.4 整车振动控制性能要求对动力总成悬置系统设计的影响 为了抑制路面激起的整车振动，可适当配置动力总成悬置系统的垂向振动模态频率，使其起到控制整车振动的动力吸振器的作用，由动力总成吸收经过悬架传递上来的振动，从而减小车身的振动。这往往要求动力总成悬置系统有较高的垂向刚度。3.发动机悬置的优化流程-3-名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 2 页，共 4 页 -2005 年 MSC.Software 中国用户论文集4.发动机悬置模型的建立 根据发动机悬置的布置方式，可以分为 3 点式悬置和4 点式悬置，根据不同的结构，建立不同的发动机悬置模型如图1 和图 2 所示：图 1 三点式

6、悬架图 2 四点式悬架在该模型的建立过程中，需要输入的数据如下：发动机质量、质心和转动惯量，各个悬置衬套的刚度和阻尼（变量），悬置位置点的坐标，变速箱各档传动比等。5.分析工况 5.1 发动机模态分析 通过对发动机进行模态分析，可以得到发动机的模态分布和模态解藕的信息，调整模型的刚度，直到模态分布和模态解藕完全符合要求为止。5.2 静力分析 a.1、2、3 档的加速分析 b.制动分析 c.左转向 d.右转向 e.垂直冲击 通过对模型进行静力分析，可以得出发动机在不同极限工况下的位移和角位移的大小，判断是否符合整车布置的要求。5.3 发动机悬置动态分析 通过对发动机悬置的动态分析，可以得出发动机

7、在某一方向上单位力或力矩作用下的幅频响应。6.分析结果-4-名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 3 页，共 4 页 -2005 年 MSC.Software 中国用户论文集a.模态分析结果如表1：表 1 模态分析结果 模态分析结果 模态数 频率（Hz）阻尼（%）模态形状1 纵向 2 横向 3 垂直 4 俯仰 5 横摆 6 侧倾 静态受力举例 左悬置 右悬置 前悬置 后悬置 载荷 NFX FY FZ FX FY FZ FX FY FZ FX FY FZ 倒档 静态受力 四档 三档 二档 一档 7.结论 通过建立发动机悬置的ADAMS 模型，可以在设计开发的初期进行发动机悬置刚度和阻尼的设计和优化工作，为发动机悬置的设计提供技术上的支持。-5-名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 4 页，共 4 页 -