汽车悬置系统布置指南

整车技术部设计指南 73第5概述汽车的乘坐舒适性——NVH〔Noise-噪声、VibrationHarshness-声振舒适性〕越来越受到人们的重视和关注，由于噪声、振动和舒适性，是衡量汽车制造质量的一个综合问题，它给汽车用户的感觉是最直接和最外表的。作为汽车动力源的发动机是汽车主要的振动鼓励源之一，其气缸燃气压力、转速及输出转矩的周期性波动及不平衡惯性力〔矩〕既激起发动机动力总本钱身的刚体振动和弹性振动，又激起汽车动力传动的扭转振动和弯曲振动等，从而导致格外严峻的振动、噪声及构造问题，最终传递给车身，引起整车振动与噪声。汽车动力总成悬置系统是指动力总成〔包括发动机、离合器及变速箱等〕与车架或车身之间通过弹性悬置元件连接而成的系统，发动机动力总成的振动与路面鼓励力是通过弹性悬置元件传给车身，该项系统性能设计的好坏直接关系到发动机振动向车体的传NVH向车身传递，是汽车减振和降噪的主要争论内容之一。、悬置系统功能介绍悬置总成的功用悬置系统的首要作用即最根本的作用是支承动力总成的动、静载荷，并使发动机动力总成在全部方向上的位移处于可承受的范围内，不与前舱内其它零部件发生干预；隔离发动机动力总成的振动，最大限度地降低从发动机动力总成传递到车身/车架上的振动，能有效的降低振动及噪音；在汽车做紧急制动、加速或受其它外界负荷的作用下时，发动机不应有过大的位移；隔离由于轮胎及车身的抖动而产生的振动和噪音通过悬置系统而传向发动机动力总成，降低振动及噪音；悬置系统元件需有足够的使用寿命。动力总成悬置系统设计方法设计需解决的问题主要起支撑减振的作用，因而，悬置必需要能够支撑起动力总成，并且保证其三整车技术部设计指南 74个方向的位移和绕三个轴的转角在肯定的限度内；发动机自身振动的隔离,即不让发动机不平衡力所造成的振动过分地传向车向车身,这就要求各悬置的固有频率与各鼓励源的频率必需满足

/2ffi IDLE2ffi 的条件，其中，f 为各悬置的固有频率，f i 的降低，格外有利于降低构造的噪声辐射。路面的鼓励下发动机的晃动问题。即在低频段内，发动机固有频率与整车特性不匹配时，路面鼓励所造成的发动机晃动可能引起汽车乘坐舒适性问题，也可能影响到汽车的操纵舒适性。主要设计参数的打算因素和最优化的目标布置空间，悬置系统的设计很大程度上受到布置空间的制约，由于轿车的前舱一般空间很有限，加上其它系统如排气系统、进气系统、冷却系统及转向系统及空调系统等都在前舱内布置，所以悬置系统首先要满足布置上的要求；发动机的工作模态，由于发动机的工作频率很宽，通过转变悬置元件的刚度、安装位置、安装角度以及转变悬置元件的阻尼系数，合理的匹配发动机动力总成悬置系统的各向固有频率,最大限度发挥现有悬置元件的潜能,以到达减振的目的。满足的工作环境悬置系统的工作条件一是持续承受动力总成的重量，抑制传动轴对动力总成的反作用扭矩，二是承受发动机工作时的前舱高温〔100ºC〕，三是承受整车启动后肯定频率的来自动力总成和车轮的鼓励振动。发动机动力总成设计的根本步骤动力总成悬置系统方案布置设计，这时，需要了解的是工程背景及与整车工程相关的一些信息，比方，整车设计的市场定位，对悬置系统的要求〔包括本钱投入，综合性能的目标等〕，前舱的边界条件及悬置系统的布置方案的选择等；由于悬置系统与动力总成的构造及特性有很大的关系，为了便于组建数据库，需在设计前期就必需了解动力总成的特性〔比方，发动机的型号，变速箱的型号，动力总成〔或发动机与变速箱〕的重量，重心点坐标及转动惯量等；动力总成悬置系统零部件的概念设计，依据总布置给的边界条件及动力总成的特性及转动惯量，利用相应的理论指导〔如撞击中心理论、刚度矩阵解耦法、能量解耦法等〕，来确定悬置系统的布置方式及悬置点的布置位置。整车技术部设计指南 75动力总成悬置系统零部件的具体设计，依据悬置系统概念设计过程中得到的边界数模，并利用相应的软件〔ADAMS、NASTRA、NANSYS、CAE〕分析为指导，以发动机动力总成悬置系统的固有频率的合理分布为目标，具体设计悬置系统各零部件工艺数模、细化二维图纸及初步确定悬置系统各方向上的动、静刚度值，这时除了要更《设计构想书》及《零部件清单》之外，《技术装配说明书》、DVP、DFME、专利分析等需在此阶段完成。发动机动力总成悬悬置系统零部件试制，依据数模〔或图纸〕及相关的标准在规定的时间内制造合格的工装〔或手工〕样件，此时需按需要装配几台预备作试验用的样机；动力总成悬置系统零部件验证〔包括台架试验、悬置系统CAENVH能试验等〕，通过对悬置系统进展台架、相关的性能分析及测试，检测动力总成悬置系统在各个工况下的工作特性、隔振及对噪音的衰减性能，这一般由供给商和整车厂共同进行，并对试验结果进展分析，得出进一步优化动力总成悬置系统的方案，由于发动机动力总成系统的工作频率是一个很宽的范围〔一般会在10~500Hz〕，并且要求悬置系统在低频大振幅〔如发动机怠速状况〕供给大的阴尼特性，而在高频低幅振动鼓励下提供低的动刚度特性，以衰减高频噪声。可是实际上悬置系统由于受到材料〔特别是橡胶悬置〕的限制，很难满足动力总成各工作模态下的要求，我们的目标就是最大范围的满足动力总成常见工作模态下响应，动力总成悬置系统改进优化，依据台架试验数据、CAE试的结果对动力总成及悬置系统进展分析，优化悬置元件的构造及橡胶的动、静刚度，NVH〔比方数模，二维图，动、静刚度曲线图都需准时更〕；对动力总成悬置系统再一轮的样件制作及试验验证，至到到达相关的国家标准及满足的效果为止；设计发动机动力总成悬置系统还应留意的其它几个因素影响装配位置因素，因悬置元件大多为铸造件及冲压件，因其构造的不规章性，在进展悬置系统具体设计时需要考虑悬置系统的可装配性；修理的便利性，指在进展悬置系统具体设计时不仅要考虑悬置系统的可装配性，还要考虑悬置软垫的更换及对动力总成进展保养时的便利动力总成的拆卸和安装。5.4、悬置系统的布置悬置系统布置的要求及依据整车技术部设计指南 76要保证悬置本身在保证构造强度的前提下不与其他件干预，要考虑到运动过程中橡10~20mm的动力总成不与四周车身件和发动机附件干预，尤其留意与燃油管路，传动轴等安全件的干预;悬置点的数目及其位置选择，汽车发动机的悬置系统多承受三点或四点支承。一般较老式的发动机多在风扇端设置一个或两个支承点，而在飞轮端设置两个支承点；式的则反过来，在风扇端设置两个支承点，而在飞轮端则放一个或两个。这主要是依据发动机类型〔是汽油机还是柴油机〕，前后承载重量安排以及激振力状况而定的。三点支承的优点是不管汽车怎样颠簸、跳动，它总能保证各支承点处在一个平面上，这就大大改善了机体的受力状况，目前有很多汽车发动机即使是承受四点支承的也力求将飞轮端的那两点尽量靠拢，以到达三点支承的效果。此外三点悬置系统，通过合理设计可以到达上下方向、扭转振动的独立解耦，从而大幅减小了耦合振动。其中左右悬置通常接近扭转惯性轴位置布置，特别支持上下方向的振动解耦。右悬置通常承受效果更佳的液压悬置，与发动机连接布置，支持隔离发动机燃烧鼓励、惯性力鼓励、路面鼓励。左悬置通常就承受一般的橡胶悬置，与变速箱连接布置，在隔离激振的同时起到动力总成限位的作用。后悬置通常与变速箱连接布置，承受扭矩，重点起到动力总成的纵向限位。四点悬置系统，同样可以到达上下方向、扭转振动的独立解耦，从而大幅减小了耦合振动的要求。其中左右悬置也接近扭转惯性轴位置布置，特别支持上下方向的振动解耦。前后悬置主要承受由行驶工况引起的扭矩，重点起到动力总成的纵向限位。相对于三点悬置系统，四点悬置系统的优点是发动机摇振和怠速工况振动效果良好，但此种布置中前后悬置的刚度变化将引起发动机位置变化，导致怠速的预载变化，其次通常需要前横梁支撑前悬置，导致减振效果的下降。通常在选择支承点的布置位置时除了要满足整车布置协调、系统解耦条件外还有两个问题需要考虑：一是打击中心问题。设计良好的悬置系统发动机本身的运动即使是在恶劣的道路条件下也不会很大，且隔振器也不会患病过大的动载荷。但在有些发动机中，180引起机组猛烈的纵摇振动。在这种状况下如应用打击中心理论将发动机的前支承布置在激振力的作用平面内〔气缸体的横向中心面处〕，后支承布置在打击中心处，就可以大大减轻激振力通过后支承向车身的传递，有效地减小汽车振动。二是机身一阶弯曲振动问题。现代汽车发动机机组作为一个弹性体其一阶弯曲振动的固有频率并不是很高的，而功率强大的发动机的高频段的鼓励频率却是很丰富的，因此很有可能导致机身产生一阶弯曲振动共振。在这种状况下如能将支承点安置在振型曲线的节点处，对于减轻隔振器的附加载荷是很有利的。整车技术部设计指南 77发动机动力总成悬置系统布置图举例a常见的四点悬置布置形式a总成的绝大局部重量，并且布置在动力总成的扭矩轴四周，前、后悬置点布置在动力总成弯曲振形的节点上，可以起到限制动力总成的扭转并使悬置软垫变形量最小。动力总成悬置系统一般存在着弹性耦合和惯性耦合，各悬置点布置遵循以上原则外，还应从动力总成的模态解耦上考虑，应尽量使悬置点的弹性中心与发动机动力总成的重心重合。整车技术部设计指南 78bb，LHSY；RHSZ，RODX成车身的扭曲。单个零件的构造选择首先考虑的是在允许悬置布置的空间内敏捷构思，完成构造设计，整个悬置系统就必需考虑各个方向的刚度限制，图4.2.2XYZ三个方向的刚度都能得到保证，因而该系统是一个成功布置的典型范例。整车技术部设计指南 79悬置与周边间隙布置举例由于前舱温度较高，要求前悬置与排气管间隙≥50mm。整车技术部设计指南 80为了防止发动机侧倾影响，一般要求右悬置与皮带轮间隙≥10mm。考虑传动轴的跳动与发动机的振动，要求后悬置与传动轴间隙≥35mm。整车技术部设计指南 81、组成悬置元件的材料及性能要求发动机动力总成悬置的种类从类型上分，有金属弹簧悬置、橡胶悬置、空气弹簧悬置和液力悬置等多种构造，在车辆个常见的是橡胶悬置和液力悬置。橡胶悬置利用橡胶材料的拉伸、压缩和剪切变形来实现能量的吸取和消耗，到达隔振的目的。对橡胶悬置的构造进展优化，可以同时调整横向、纵向及垂向的刚度值，实现全方位的隔振，但争论说明，橡胶悬置仅在低频段有较好的隔振性能，高频时简洁发生驻波现象，使系统的动刚度增大，隔振效果变差。所以橡胶悬置一般是用在档次较低的车辆和大型动力机械的隔振处理中，隔振要求较高的环境中一般很少使用；液力悬置将橡胶材料的弹性吸振和液体阻尼合为一体，能有效衰减车辆伯振动，降低车内噪声，提高乘坐舒适性，并有助于改善车辆的使用安全性和操作稳定性。从掌握方式上分，悬置元件可分为被动式、半主动掌握式及主动掌握式三大类。目前已经在车辆上安装使用的是两室被动液力悬置，其中两室分别为工作腔和关心腔，有简洁阻尼孔式、惯性通道式、解耦式和液柱共振式等多种构造。半主动式及主动式隔振的发动机悬置元件还处于争论阶段，还没有大批量运用于生产。悬置元件材料的成分，目前常用的是橡胶，金属骨架，或内部充液〔一般是粘值较低的硅油、酒精或防冻液等〕。发动机动力总成悬置支架的材料发动机悬置支架由于需有高的固有频率，所以大局部为