汽車動力總成懸置系統(tǒng)關鍵技術研究.pdf

1、發(fā)動機是汽車的主要振動激勵源之一，懸置系統(tǒng)是隔離發(fā)動機振動向車架或車身傳遞的重要環(huán)節(jié)。設計合理的汽車動力總成懸置系統(tǒng)，可以明顯地降低汽車動力總成和車體的振動，提高整車的NVH(Noise，Vibration and Harshness)性能，這已成為汽車高速化和輕量化的發(fā)展過程中需要解決的關鍵問題之一。動力總成懸置系統(tǒng)的研究涉及不同的領域，這其中懸置元件的動力學特性、動力總成懸置系統(tǒng)的運行模態(tài)分析與識別、懸置系統(tǒng)建模及優(yōu)化設計是主要的研

2、究領域。
　　 發(fā)動機橡膠懸置不是理想的粘彈性元件，具有非線性的動力學特性。本文詳細介紹了橡膠懸置的復剛度模型、Kelvin-Viogt模型、三參數(shù)模型和BERG模型的基本理論及特點。構(gòu)建了某工程車輛懸置的BERG模型，在彈性體動態(tài)試驗設備平臺對懸置多種振幅下的動力學性能進行了實測。結(jié)合不同工況的試驗數(shù)據(jù)，采用MATLAB平臺的約束非線性多變量優(yōu)化函數(shù)fmincon，對懸置BERG模型的參數(shù)進行了優(yōu)化識別。試驗及仿真計算表明，橡

3、膠懸置具有頻率和振幅依從特性，仿真計算結(jié)果和試驗數(shù)據(jù)吻合，動剛度相對誤差小于1％，阻尼系數(shù)相對誤差小于10％。BERG模型能較好的反映橡膠懸置動力學特性的非線性特點，可應用于動力總成懸置系統(tǒng)的優(yōu)化設計。
　　 對于180°均布曲軸夾角的直列四缸發(fā)動機，其主要激勵成分是二階往復慣性力和汽缸燃燒力矩。建立了發(fā)動機懸置系統(tǒng)的六自由度動力學模型。應用四端參數(shù)法推導出懸置支撐為彈性的傳遞率公式，仿真計算了發(fā)動機懸置的振動頻譜，計算結(jié)果與實

4、測數(shù)據(jù)相吻合，驗證了模型及計算方法的有效性。發(fā)動機懸置支撐的彈性作用是使得振動傳遞率曲線在高頻段上揚、隔振性能變差的主要原因之一。
　　 對國產(chǎn)某車型懸置系統(tǒng)的隔振性能進行了試驗，分別實測了發(fā)動機怠速、1500rpm、2500rpm和3000rpm四種工況下懸置發(fā)動機側(cè)和車架側(cè)的振動參數(shù)，分析了不同工況懸置的振動傳遞率。模擬計算了懸置主彈性方向的振動響應，計算曲線與實測振動結(jié)果吻合。針對橡膠懸置剛度的非線性特點，提出了基于New

5、mark數(shù)值積分法的動力總成懸置系統(tǒng)位移計算方法。計算并試驗驗證了轎車3檔急加速工況下，懸置在各彈性主軸方向的振動位移。
　　 對一款SUV汽車的動力總成懸置系統(tǒng)進行了啟動、怠速和急加速三種工況的運行模態(tài)試驗。針對懸置系統(tǒng)大阻尼和模態(tài)密集的特點，運用多參考點最小二乘復頻域法識別技術（簡稱PRLSCF或PolyMAX）進行了模態(tài)參數(shù)識別。發(fā)動機激勵不具備零均值白噪聲的特點，運用模態(tài)置信度(MAC)、模態(tài)相位共線性(MPC)及平均相

6、位偏移(MPD)等多種置信度指標進行模態(tài)驗證，獲得了可信的模態(tài)參數(shù)和系統(tǒng)工作振型。運行模態(tài)參數(shù)與發(fā)動機工況有關，運行模態(tài)頻率高于計算模態(tài)頻率。多工況的運行模態(tài)試驗可以更準確的識別懸置系統(tǒng)的模態(tài)參數(shù)，對于懸置元件參數(shù)的設計具有一定的借鑒作用。
　　 采用正交試驗方法，分別計算了試驗車型懸置系統(tǒng)6階固有頻率對懸置幾何坐標的靈敏度，以及懸置系統(tǒng)振動耦合度對懸置剛度的靈敏度。提出了基于靈敏度分析的發(fā)動機懸置系統(tǒng)的穩(wěn)健優(yōu)化方法，優(yōu)化結(jié)果具