２０１ ７（８） 喜汽车工程师 Ｆｏｃ 夏囊 摘要：动力总成悬置系统的性能与整车ＮＶＨ密切相关，在设计初期，通过系统解耦计算来确定悬置的刚度特性，使系统性 能满足整车ＮＶＨ要求 建立了动力总成６自由度模型，采用能量解耦法计算系统的解耦度和模态频率、系统性能优化时， 结合车型开发的具体情况，在众多影响计算结果的参数中，选取悬置刚度作为变量，通过调整悬置结构达到优化刚度的目 的．使系统解耦度和模态频率分布满足设计要求 关键词：动力总成悬置系统；能量解耦法；优化 Ｄｅｃｏｕｐｌｉｎｇ Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｏｎ Ｖｅｈｉｃｌｅ Ｐｏｗｅｒ－ｔｒａｉｎ Ｍｏｕｎｔ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ｐｏｗｅｒ－ｔｒａｉｎ ｍｏｕｎｔ ｓｙｓｔｅｍｓ ｉｓ ｃｌｏｓｅｌｙ ｒｅｌａｔｅｄ ｔｏ ｖｅｈｉｃｌｅ ＮＶＨ，ｉｎ ｔｈｅ ｉｎｉｔｉａｌ ｓｔａｇｅ ｏｆ ｄｅｓｉｇｎｉｎｇ， ｔｈｒｏｕｇｈ ｄｅｅｎｕｐｌｉｎｇ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｔｏ ｏｂｔａｉｎ ｍｏｕｎｔ ｓｔｉｆｆｎｅｓｓ，ａｎｄ ｔｈｅｎ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｃａｎ ｓａｔｉｓｆｙ ｔｈｅ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ ｏｆ 、’ｃｈｉｃｌｅ ＮＶＨ．Ａ ６ ＤＯＦｓ ｍｏｄｅｌ ｌｒ ｐｏｗｅｒ—ｔｒａｉｎ ｍｏｕｎｔ ｓｙｓｔｅｍｓ ｉｓ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ．ｅｎｅｒｇｙ ｄｅｃｏｕｐｌｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ ｉｓ ｕｓｅｄ ｔｏ ｃｏｍｐｕｔｅ ｎａｔｕｒａｌ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ａｎｔｉ ｄｅｃｏｕｐｌｉｎｇ ｒａｔｉｏ．Ｗｈｅｎ ｏｐｔｉｍｉｚｅ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ，ｃｏｎｓｉｄｅｒ ｔｈｅ ｒｅａｌ ｓｉｔｕａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｃａｒ，ａｍｏｎｇ ａｌｌ ｔｈｅ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ，ｃｈｏｓｅ ｔｈｅ ｍｏｕｎｔ ｓｔｉｆｆｎｅｓｓ ａｓ ｖａｒｉａｂｌｅ，ｃｈａｎｇｅ ｔｈｅ ｉｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｍｏｕｎｔ ｔｏ ｏｐｔｉｍｉｚｅ ｔｈｅ ｓｔｉｆｆｎｅｓｓ．Ａｔ ｌａｓｔ，ｓｙｓｔｅｍ ｄｅｅｏｕｐｌｉｎｇ ｒａｔｉｏ ａｎｄ ｎａｔｕｒａｌ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｓａｔｉｓｆｙ ｄｅｓｉｇｎ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｐｏｗｅｒ－ｔｒａｉｎ ｍｏｕｎｔ ｓｙｓｔｅｍ；Ｅｎｅｒｇｙ ｄｅｃｏｕｐｌｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ；Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ 随着越来越多的汽车产品走入千家万户，人们对 汽车乘坐舒适性的要求也越来越高。在汽车设计过程 中，振动和噪声是最易被用户感知且需首要解决的问 题。动力总成悬置系统的设计与振动和噪声息息相关， 右悬置 “ Ｋ． 其中涉及悬置系统布置、零件选型、零件结构设计及动 力总成悬置系统的计算分析等。悬置系统在开发过程 中，需重复进行上述环节，以便获得成本和性能均满足 要求的设计。文章针对某车型悬置系统设计过程中出 左悬置Ｋ Ｋ，、 现的问题，对单一零件结构和性能进行优化，通过计算 分析使系统性能满足设计要求。 Ｋ ｌ ｌ动力总成悬置系统能量解耦法 １．１动力总成悬置系统模型建立 ． ， ．整车坐标下绕Ｘ，Ｙ，Ｚ向的广义坐标；Ｇ 动力总成质心点； Ｋ …Ｋ。， ．．左悬置Ｕ，Ｖ，Ｗ向刚度；Ｋ Ｋ Ｋ。右悬置￡，， ， 向刚度； Ｋ ，Ｋ ，Ｋ 后悬置Ｕ，Ｖ，Ｗ向刚度。 图ｔ动力总成悬置系统模型示意图 将动力总成假设为质量集中在质心处的低速小位 移的６自由度刚体Ｉ’Ｉ，橡胶悬置元件假设为３根互相垂 ２动力总成悬置系统动力学理论 直的线性弹簧模型，在车架视为刚体的情况下建立模 １．对于多体动力学，目前已经形成了比较系统的研 型，如图１所示。 一３９— 究方法， ＩＩ｛ 恪ＩｌＪＪ卜］方 址汽车］ ｒｆ１较常用的方法， 以上，其余模态 ８０％以 『Ｉ『，川ｆｌ，Ｊ‘ 坝 馍态的 将系统的总动能桐Ｉ总势能均以系统变世的彤Ｊ＾＝表示： ｔｌ生（监ｔ ａ ）一 Ｌ＋监ｄｔｌ ｄ‘｜ ：０ ｑ＝Ｉｘ’ｚ ０ ０，臼：】］ 式ｔｌ１．Ｅ．一系统动能，ｋＪ； 、——系统势能，ｋＪ； ｒｆ—— 乍坐标系下系统的广义坐 ； —时 ，ｓ； ：——沿 ｙ，。力 的位移，Ｉｌｌ ｌ＇ｕｌ，ｌｒｆ￣． …吨Ｉｊ体６ ｆｊ【ｌＩＪ ｎ由振动微分 程的矩阵 表丛 卜 ： Ｍｑ＋Ｋｑ＝０ ｑ－－Ｉｘ、 ０、０ ：Ｊ ｌ中： 一 ！性矩阵； …度甜ｉ ； 乍坐标系卜广义加速度列… －『，ｌ，Ｊ特征 足系统…频率的平力‘，特 向 是系统的 振 系统的…有频牢为： ／－ 一 ｒｆ ：／一系统Ｉ佝㈨ ，Ｈｚ； …频率，ｒａｄｌｓ １．３能量解耦法 能ｌｌ 懈捌法足 到怂 系统的６个同有模态 后，利ＪＩ Ｊ ＪＩ 剑怂 系统Ｉ 能量分 ，根 能量分 判断动，Ｊ总成悬 系统址 解椭或其解椭的佟度Ｉ Ｉ 干ｆ、！ 系统Ｉ ｌ，Ｊ惯性 ｆＩＩｌ叫０度矩阵， ｊ系统以第川，介 仃频 振动ＩＩ、，，第 个广义坐标所ｉＩ ，Ｊ能 一分比 （ ） Ｉ、．： ∑㈤ 『｝ Ｊ） ／Ｌ，，＝一 — ——×ｌ００ ， １∑∑㈨ Ⅲ ） ＝１ －＝１ 式 １，：（ｂ＿ ， ，——第 阶生振 的第 个、第１个元素； 川 ，——顷喂矩阵 ＾‘ 、『歹０厄素 ２某车型悬置系统解耦及优化 Ｉ１ ｌＪ、ｊ很多主机厂的新乍 开发址１， Ｉ底蕊平台 币ｕ动 总成 选定的情况Ｆ进行的，使 ＩＩ怂置系统的 ｌｈｊ，１）乏怂 软 的结构形式都受到ｒ一定的限 制，）Ｃ￣Ｚ－ 脱功力总Ｊ］ 的６种模态完令 椭 Ｉｊ＝＝１此，通 常的没汁 求绕ｙ…转动ｆｆＩ Ｚ向平动的解 ５度在８５＇Ｙ ４０ 频率间隔 １ ｔｌｚ以上 ２．１悬置系统解耦计算 通过实际洲：连获得动 总成参数，ｆ』Ｉ】＆ｌ所示 动 Ｊ总成７爻悬 化。 息、怂 装 度，以／支 据已选 定的恳置软 结构，预没的怂 刚度，分刖『』【 １２～表 ４昕示．汁算结 ，如丧５所，Ｊ 表１动力总成惯 参数 浊：， ．，… ．绕 ｝＿Ｚ轴的惴 姆 ：／．．．／ ，Ｐｆ 积 表２动力总成及悬置位置 悬置坐标系 动力总成坐标系 右悬置 左悬置 后悬置 评价：绕］ｉ／向转动解柄度不足８５＇ｇ ，Ｙ向平动和绕 表７左悬置刚度 Ｎ／ｍｍ ｚ向转动卡ｊｌ念解祸度不足８０％，且 ， ，Ｚ平动模态频 率Ｉ１１】隔不足１ Ｈｚ 所以，怂置系统解耦计算结果不满足 没计要求， 岳优化。 ２．２悬置系统解耦优化 从输入参数考虑，衷１的动力总成惯量参数不ｎＴ 变，表２～ ４与布置边界和悬 结构相关，在车身纵 优化左懋置结构和符悬置刚度后，此乍 解耦计 梁技发动机舱布置基本确定后，悬置 置边界仪可进 算结果，如农８所示。优化后，模态频率分 及解耦率 行微凋，通常通过优化怂置刚度来改善解椭情况。刈 于 满足设计要求。 此车型，为虹好地控制祭车成本，右悬置干¨后悬置的结 表８优化后悬置系统解耦计算结果 构及性能 其他车型有借用关系，只能 不改变结构 的情况下埘刚度进行微调．．＝［大Ｉ此将优化的晕点放在左 悬置上～ 在仪优化左悬置，刚度性能未能满足设计要求的 情况下，埘左悬置结构进行重新选型，从 达到改变：悬 弹性Ｉ｛Ｊ ｉＬ，和刚度的¨的 优化前后左恳置结构，如 ２所，ｊ： 从图２可以看出，变更前后左悬置的悬置 坐标系ｆ ，１方向互换，从 提高左悬 ￡／向刚度，降 ３结论 低 旬刚度一同ｔｔ’『，由于橡胶衬套结构的变化，优化＿ｒ 对某 型动力总成恳置系统的优化研究发现，通 左悬置弹性中心点位置。 过对悬置系统中单一零件的结构和性能进行优化，可 ｌｒ 以起剑较好地改善动力悬置系统性能的ｆｉ－Ｊ：ｌＪ， 与其他 研究论文在计算分析理论层面的研究足一致的，不同 之处在于研究的切入点更贴近牛产实际，研究结果有 效地指导了生产实践并已经在车型上应朋 ．仵 动 力总成悬旨系统的开发过程中，有很多的限制因素，女【 １设计边界、成本等，导致设计方案不适 做大的更改 在这种情况下，文章阐述的内容对开发 ＿ｌ 作有较好的指 导意义。在后续的研究中，希 能够找到更适：自的零件 优化｝询 优化后 结构和更经济的成本，来解决生产实际 ｛Ｉ遇到的悬置系 图２优化前后左慰置橡胶结构 统开发问题，使动力总成悬旨系统性能进一步提高 左悬置结构变更后，经过多轮优化分析后，确定左 参考文献 悬置弹 Ｈ－：ｑｔ：： ｔ５位置及３个悬置的刚度值分别如表６和 【１】时培成汽４－：ｘ）Ｊ力总成悬置系统 振分忻与优化研究 ．合肥： 表７所尔、、 ｌ 『 大学．２０１０：１５． ［２】黄鼎友．琏 ＭａｔｌａＩ 的发动机怂嚣系统没汁及优ｆＰ￣ｌＪ１．噪， 振动 表６左悬置位置 ｍｌＴｉ 控制．２００７（２）：５７—６０． Ｉ３１唐静．动ｓｊ总找怂置系统动态解嘏方法的研究ｌＪＩ．广州Ｉ：华南 Ｉ：大 学，２０１０：１３． （ 复稀Ｉ¨｝现：２（】ｌ７—０４一ｌ ８） ４１—