动力总成悬置设计流程

动力总成悬置系统设计流程

5.1 悬置系统的设计输入：

一般需要输入以下参数：动力总成的激振源，动力总成的惯性参数，隔振性能的要求，频率的匹配，模态的解耦，动力总成的位移控制，动力总成和整车的匹配，悬置元件的设计约束，发动机舱空间等。

5.2 悬置系统的主要设计参数：

悬置位置及数量的选择，悬置安装位置角度的选择，静刚度曲线的确定，动刚度的确定，阻尼参数的确定等。

5.2.1悬置位置及数量

根据动力总成的长度、质量、用途、安装方式和机舱空间等决定。悬置系统可以有3、4、5点悬置，一般在汽车上采用三点及四点悬置系统。因为在振动比较大时，如果悬置点的数目增多，当车架变形时，有的悬置点会发生错位，使发动机或悬置支架受力过大而造成损坏。

三点式悬置与车架的顺从性最好，因为三点决定一个平面，不受车架变形的影响，而且固有频率低，抗扭转振动的效果好。

四点式悬置的稳定性好、能克服较大的转矩反作用力，不过扭转刚度较大，不利于隔离低频振动。

较常见的三点及四点悬置布置形式如下图：

三点悬置布置示意图 四点悬置布置示意图

5.2.2悬置安装位置角度的选择

在传统的纵置式发动机中，V 型布置是经常采用的方式, 一般倾斜角度θ：40～45, V型布置的悬置系统的弹性中心较低，在设计中通过倾角及位置的调整容易使其弹性中心落在或接近动力总成的主惯性型轴上。

对于横置动力总成而言，一般采用的是左右悬置支撑动力总成，另配置下拉杆悬置或前后抗扭悬置来承担扭矩载荷，此类布局的优势是从功能配置上来说就区分了承载悬置和抗扭悬置，易于实现悬置系统的刚体模态解耦。

5.2.3悬置的静动刚度确定

受几何空间布置的影响，要想达到悬置系统的解藕，另外一个重要的可调参数即悬置本身的静动刚度。通过调整悬置的刚度及几何位置，使悬置系统的弹性中心与动力总成的质心重合，则振动将大为简化。

理论上，如果使发动机悬置系统的弹性中心同发动机总成的质心重合，就可获得所有六个自由度上oo

的振动解隅。实际上完全解耦在悬置设计中是难以实现的，因为发动机的主要激振力只有垂直和扭转两种，而悬置设计中存在较多的约束。因此只要在几个主要方向上获得近似解耦就行了。

5.2.4悬置阻尼参数的确定

根据悬置系统的幅频响应特性，当动力总成在低频振动时，为了减小振动的振幅，应采用阻尼因数较大的软垫，此时阻尼越大，振动响应越小。

为了降低动力总成的振动对整车的影响，切断高频振动的传递。应该使振动系的阻尼越小越好，此时阻尼越小，振动响应越小。

只使用橡胶软垫，很难产生很大的振功阻尼。为了改善冲击等过大的振动，悬置必须具有很大的阻尼力，这就是液压式悬置，它同样可降低高频时的悬置刚度，提高减振、降噪效果。

5.2.5悬置橡胶材料

在设计中应根据使用要求选择符合要求的橡胶材料。目前主要采用混合橡胶，它以天然橡胶为主料，添加了部分丁苯橡胶．有的悬置也采用了丁腈橡胶。目前采用的减振橡胶材料有一般的加硫橡胶，如NR (天然橡胶)， SBR(丁苯橡胶) ，BR (丁二烯橡胶)， IR(异戊橡胶)；特殊的耐油加硫橡胶，如NBR(丁腈橡胶)；阻尼力较大的橡胶，如IIR(丁基橡胶)；特别耐热的加硫橡胶，如EPDM（乙丙烯橡胶）。

5.3 悬置系统的设计程序一般如下：

5.3.1确定动力总成（发动机+变速器）的总质量，含发动机附件，包括内部注满的机油和冷却液；

5.3.2确定动力总成的质心位置；

5.3.3确定动力总成主惯性轴的位置；

5.3.4测出或估算出动力总成绕三个主惯性轴的转动惯量；

5.3.5设定动力总成前、后悬置支承点的数目，布置形式，各支承点离质心和主惯性轴的位置及相应的几何尺寸，并结合解耦原理作必要的分析计算；

5.3.6分别计算前、后悬置支承点上承受的静态负荷（前后是相对于发动机前后端而言）；

5.3.7计算发动机机体后端面与飞轮壳接合面上的静态弯矩，该弯矩值必须在发动机制造商规定的范围内；否则，应调整前、后悬置支承点的位置或增加尾部辅助支承点，使该处的弯矩值控制在限值内；

5.3.8计算发动机、变速器总成在悬置软垫上可能引起的最大转矩反作用力。可用两种计算标准，一是发动机输出最大转矩时，另一是发动机在额定功率点时(包括最大变速比)。然后根据软垫制造商提供的软垫“负荷——变形”曲线，核对所选样的软垫是否能承受这一作用力及软垫的最大变形量是否在合理的范围内；

5.3.9按实际应用情况，确定动态负荷冲击加速度的数值；

5.3.10设计悬置支架，按动态负荷计算进行强度校核。若发动机制造商没有提出机体后端面与飞轮壳接合部位的静念弯矩限值，则应按动态负荷计算该部位的弯矩和工作应力，保证该薄弱环节安全可靠；

5.3.11选择合适的悬置软垫，应能承受上述动态负荷，并满足隔振要求，确定软垫的刚度；

5.3.12根据所选择的软垫的压缩和剪切刚度及系统布置形式，分别计算前、后悬置的垂直综合刚度，侧向综合刚度和扭转综合刚度及相应的固有频率（如果是平置式布置，则系统的垂直方向固有频率和隔振效率可从软垫制造商提供的坐标图上根据静态变形量确定）；

5.3.13确定发功机的外激振频率；

5.3.14通过软垫制造商提供的坐标图，按照软垫的静态压缩量以及外激振额率，确定悬置系统的隔振效率；

5.3.15检查悬置系统是否具备克服其他外力和惯性力的能力，必要时应设置限位装置；

5.3.16选择能满足工作环境条件的需要的悬置软垫的材料；

5.3.17校核悬置系统的结构布置能否适应整车提供的空间，确保不与周围零部件发生干涉；

5.3.18试验（试验要求应满足第6项技术要求）。

6 技术要求

6.1 橡胶材料特性:

a.耐臭氧; b.粘接强度＞2.8Mpa; c.撕裂强度＞26Kn/m；d.耐液体。

6.2 样件台架耐久试验应满足以下条件：

⑴室温条件下在-Z方向加载1±2G载荷，加载频率2HZ，进行1x10e次试验后应满足评价标准。 ⑵室温条件下在-Z方向加载1±3G载荷，加载频率2HZ，进行3x10e次试验后应满足评价标准。 ⑶将施加1G载荷的试样放于100摄氏度条件下96小时，然后进行7.5x10e次试验（Z方向加载1±2G载荷，加载频率2HZ）后，应满足评价标准;

6.3 评价标准如下：

6.3.1橡胶不能与悬置骨架脱离。

6.3.2刚度变化应不大于20%。

6.3.3悬置总成主刚度方向永久变形应不大于2mm。

6.4 跌落试验：试样从1.5m高度处沿任意方向自由落体坠于25mm厚的钢板上，试样应无影响使用性能的变化、

7 设计流程图 556