混合動力客車動力總成懸置系統振動性能分析

許 菁

（武漢城市職業學院，湖北 武漢 430064）

混合動力客車動力總成懸置系統振動性能分析

許 菁

（武漢城市職業學院，湖北 武漢 430064）

汽車動力總成懸置系統是汽車振動系統的一個重要子系統，對改善汽車平順性和降低汽車噪聲有很大影響，合理的汽車動力總成懸置系統的設計可以明顯降低汽車動力總成和車體的振動。本文針對某混合動力公交在怠速工況下車廂地面振動偏大的問題，對原懸置系統進行測試和減振性能分析，并對測試方法和實際測試效果進行了說明。

混合動力；動力總成懸置系統；怠速工況；振動性能分析

10.16638/j.cnki.1671-7988.2016.12.054

CLC NO.: U469.1 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2016)12-157-03

前言

本文針對某混合動力公交車在怠速工況下車內地板振動量過大的問題，對其動力總成懸置系統進行了振動特性的試驗分析，了解試驗車輛在怠速工況下，動力總成懸置及其支承處在不同轉速下的振動響應特性后，初步得出動力總成懸置系統在結構上存在的問題，為解決試驗車輛在怠速工況下振動量過大的問題提供數據依據。

1、動力總成懸置系統怠速振動試驗

1.1 試驗原理

首先，在試驗車輛的發動機前后懸置處、變速器懸置處以及車架安裝處安裝加速度傳感器，采集各測試點的振動信號，試驗數據經由數據采集儀處理后存入計算機。其試驗原理如圖1所示：

圖1 試驗原理圖

1.2 試驗方案的確定

本試驗主要是針對某公司生產的混合動力公交車在怠速工況下，車內地板振動量過大的問題，對車輛進行了怠速振動試驗。試驗的具體方案如下：試驗車輛在原地駐車且使發動機處于穩定工況，測量車輛在空載狀態下，調整發動機轉速，在600rpm、650rpm、700 rpm、750 rpm、800 rpm轉速下，測試發動機前后懸置和變速器懸置垂直方向振動響應隨轉速的變化情況，并根據試驗數據得出振動頻率響應函數，分析得出試驗車輛在動力總成懸置系統結構方面存在的問題，為后續的優化工作提供依據。

1.3 發動機懸置測試點的布置

發動機懸置測試點主要集中在變速器的支撐處，以及發動機前后懸處，具體測試點及通道布置如表1所示：

圖2 600rpm轉速工況下試驗所得數據

2、懸置及車架安裝處振動響應隨轉速變化的分析

表2 各測試點振動響應隨轉速變化數據

在試驗中，使車輛處于怠速工況，分別使發動機轉速達到600rpm、650rpm、700rpm、750rpm、800rpm，記錄測量此時發動機和變速器懸置處的各測點及其車架安裝處各測點振動響應幅值隨轉速的變化（RMS）如表2所示。

試驗結果表明，發動機前懸置及其車架安裝處（即測試點ch9、10、11、12），當發動機轉速達到700rpm和750rpm時，其響應幅值有明顯的增大。當發動機轉速達到700rpm時，其基頻約在11Hz左右，由于4沖程的6缸發動機是基頻的3倍，對應700rpm時約為33Hz，正好是發動機質量扭矩的激振頻率。由振動響應幅值隨轉速的變化曲線可知，左、右前懸置達到的最大值的頻率有較大的差距，右懸置明顯并沒有起到隔振作用。

3、頻率響應函數的測量及分析

由于篇幅的限制，這里以汽車空載狀態、怠速600rpm轉速下發動機懸置處的頻響曲線為例進行分析，該條件下發動機懸置處的頻率響應函數曲線由圖3～6所示。

圖3 發動機左前懸置的頻響函數

圖4 發動機左后懸置的頻響函數

圖5 發動機右前懸置的頻響函數

圖6 發動機右后懸置的頻響函數

根據發動機激勵頻率計算公式可知，激勵頻率ω（Hz）=轉速n(rpm)/60可以計算出該工況下發動機的激振頻率，因此在轉速為600rpm的工況下，發動機的激振頻率為10Hz。由頻響函數曲線可明顯看出，發動機左、右前懸置支承在30.77Hz，即發動機激振3倍頻處有明顯峰值，這說明在該工況下，發動機的激勵主要是質量扭矩的作用，同時發動機前懸置對于產生的質量扭矩激勵不但沒有衰減，反而起到一定的幅值放大作用，其原因有可能是發動機的前懸置與車架的剛度不匹配，也有可能是其固有頻率與發動機的質量扭矩較為接近所致。

4、試驗結論

根據試驗可知車輛在怠速工況下，發動機前懸置及其車架安裝處在發動機轉速達到600rpm、700rpm、750rpm時其響應幅值有明顯的增大，且發動機前懸置處車架的振動量大于后懸置處車架振動量，而后懸置車架處的振動量又大于變速器支承處車架的振動量，試驗過程中右前懸置明顯沒有起到隔振作用。對試驗所得的頻響函數曲線分析可知，發動機前懸置對質量扭矩激勵并沒有起到衰減，反而在一定程度上起到放大作用，扭矩激勵主要集中在發動機激勵頻率的3倍頻上。

該試驗初步得出試驗車輛室內地板的振動響應能量主要來自發動機前懸架處，且主要是由發動機的質量扭矩引起的。前懸置車架處的振動能量則主要來自發動機前懸置處，經橡膠塊傳遞到車架的發動機質量扭矩，由于前懸置沒有有效地衰減發動機質量扭矩，使得發動機的振動能量通過車架傳遞到了室內地板上，造成車室內地板振動過大。

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Vibration Attenuation Characteristic Analysis of HEV Powertrain Mounting System

Xu Jing
(Wuhan city of Career Academy, Hubei Wuhan 430064)

The vibration and noise performance have been the important standard to measure whether the vehicle is good or not. The mount system of automobile power is one important system of the vibrating system. It has much influence in improving automobile smoothness and decrease noise. Proper design of automotive powertrain would greatly reduce the vibration of automotive powertrain and body. This paper aiming at the vibration problem of a hybrid electric bus under engine idling condition, a text and a vibration-attenuation characteristic analysis of the original mounting system are carried out, I elaborated the test and actual text results.

HEV; powertrain mounting system; engine idling condition; vibration-attenuation characteristic analysis

U469.1

A

1671-7988 (2016)12-157-03

許菁，就職于武漢城市職業學院，研究方向：車輛系統動力學。