汽车动力总成悬置系统隔振分析与优化设计

摘要：发动机动力总成悬置系统的支承、限位以及隔振作用，对提高车辆乘坐舒适度具有很好的作用。本文主要对汽车动力总成悬置系统隔振作用进行分析，并提出优化意见。

关键词：汽车动力；总成悬置；隔振

汽车的振源主要有两个方面，即发动机激振和路面激振。动力总成通过悬置系统将发动机产生的振动传递给车身，引起车身振动，同时还会引起车厢壁板振动，从而产生辐射噪声。因此，为达到汽车减振降噪的目的，应从发动机出发，减小其产生的振动。此外，动力总成对汽车隔振也有着巨大的影响。

1.发动机隔振理论概述

汽车的振动系统很复杂，发动机作为汽车的主要振源，若不能很好地控制其产生的振动，容易导致身板筋件与车架连接的其他零件产生振动与噪声，并且还会造成汽车失稳、不平顺，令车内人员感到难受和疲惫，甚至会致使汽车零部件损坏，缩短了汽车的使用年限。

2.发动机隔振原理分析

图1是来自发动机的激振力；图2 是来自路面的激振力。

设发动机竖向激振力 ，因阻抗方式比较方便，用 表示 。其中弹簧无质量，则系统运动微分方程为 ，由此可证，在Feq作用下，发动机竖向位移幅值X为 ，传递到基础上的力是弹簧力kx与阻尼力cx的合力，传递力FT为 ，其幅值为 ，由此可得到传递力幅值与激振力幅值之比的传递率 。

k指弹簧刚度，单位N/m； 指激振频率，单位rad/s； 指系统固有频率，单位rad/s；M集中质量，单位kg； 指阻尼比， =c/Cc；c指粘性阻尼系数，单位为N s/m；Cc临界粘性阻尼系数， ； 指频率比， 。

不同的阻尼比与频率比代入式，得到不同阻尼比下的传递率，如图。

图 3 不同阻尼比情况下的传递率

如图2，设地面激振力使车架产生的位移为正弦波x1（t），对应的发动机总成位移x2（t），弹簧力为k（x2-x1），阻尼力为c（x2-x1），根据牛顿第二定律可得 ，移项得出 ，应用阻抗法，给出 ，相当于发动机激振力。

图3为不同阻尼比的传递率，图中的所有曲线在 = ，由此得出结论： =1为共振点，又称系统的危险点。该点对阻尼感应力十分强，即使小小的阻尼也会造成系统过大振幅，极其具有破坏性；0.75< < 为隔离区，此区域的传递率为TR>1，利用隔振器传递后的响应幅值不仅没有得到改善，反而比激振幅值更大，因此，此区为隔离段，应尽量避免或者尽量保持激振频率与固有频率的距离； > 为工作区，在此工作区，无论阻尼大小，其频率越增大，传递率越降低，甚至趋于零，但当 超过5以后，传输率一般趋于平静，波动很小，所以一般取 值大约在2.5与5之间； 1，通常情况下，激振频率要低于系统的固有频率，因此，面对来自路面激振时，其频率与系统固有频率之比应不超过0.75。

3.动力总成悬置系统优化设计

上述分析是针对单自由度振动简单模型进行研究与计算的，事实上，发动机并不是单自由度振动系统，也不只施加简单的激振力，其质量分布具有不均匀性，因此，悬置的刚度也应具备顺应这一特点。发动机质心与悬置顶点分别位于不同平面上，且常常后受到几种激振力的同时作用，如发动机的一阶和二阶往复惯性力，所有的作用线都不需经过系统重心，从而产生力矩，造成转动。

因此，在设计建立发动机悬置系统时，需要从三个移动、三个转动以及不同方向间运动的耦合出发，而这种运动耦合极其容易造成不利影响。

4.结语

实践证明优化后得到的悬置隔振率有明显改善，降低了发动机振动向车架的传递量，使得车辆的舒适程度更进一层。

参考文献：

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