汽車動力總成橡膠懸置系統性能研究

周舒

（江鈴汽車股份有限公司，江西 南昌 330001）

如今，家用電氣設備的數量和功率都在增加，這要求電力能源具有更高的運行質量。相應的，電力系統正在不斷的升級當中，已經初步完成了向智能化管控的轉變，而這更加對電氣二次回路提出了更高要求。在電氣二次回路的使用中，難免會由于各種原因出現故障，常見故障有以下幾種。

一、國內外汽車動力總成懸置系統隔振性能的研究概述

（一）國外的研究概述

20世紀20年代，人們才開始使用橡膠塊的減振特性來減少和吸收動力總成的振動，以降低動力總成的振動向車體的傳遞。隨后，人們進一步認識到四缸（四行程）發動機的二階不平衡慣性力可產生令人難以忍受的振動，從那以后，動力總成懸置系統的減振、隔振問題一直為人重視。

上世紀 70年代中期，Toshio,Sakatalb介紹了一種分析動力總成振動及噪聲向車體傳遞特性有效方法—機械阻抗法。

1986年，Eugenee.L.Rizin撰文總結了以往動力總成懸置系統設計的特點，并著重指出了動力總成懸置系統性能研究發展的方向；1987年，H.Hata和 H.Tanaka對動力總成懸置系統的位置進行了優化設計，對怠速工況下發動機懸置系統的振動進行了深入的研究，并指出優化懸置剛度的效果不如優化懸置的位置好，車身彎曲共振頻率應高于怠速頻率，且越大越好，動力總成的共振頻率應小于1-2倍的怠速頻率；1990年，M.Demic以懸置點的響應力和響應力矩為目標函數，對懸置系統位置與特性進行了優化。

（二）國內的研究概述

近年來，主要研究成果有：清華大學的徐石安等分別以懸置點處反作用力幅值最小為目標函數，適當控制系統固有頻率的方法對于動力總成懸置系統進行優化設計；溫任林和顏景平提出了發動機懸置系統各階振型解耦的多目標優化方法；方錫邦副教授應用多體動力學軟件 ADAMS建立了動力總成懸置系統六自由度的動力模型，分析了懸置的性能參數對系統隔振性能的影響；上官文斌和蔣學鋒以動力總成懸置系統的固有頻率合理匹配為目標函數，提出了優化設計方法；史文庫和林逸以Audi100轎車為研究對象，認為其發動機懸置支撐在彈性基礎上，在模型計算分析時，考慮了彈性基礎的作用，通過四參數理論，重點分析了彈性基礎在動力總成懸置系統隔振方面的影響。2009年，金永福和王建運用CAD軟件設計了新型的燃料電池電動汽車動力總成橡膠懸置系統，使橡膠懸置系統應用于新能源車輛上。

二、動力總成橡膠懸置系統的研究方法

（一）理論研究方法

1.移頻法。在汽車動力總成橡膠懸置性能研究中，應確定合適的固有頻率的范圍，避免共振的發生，即移頻法。

2.縮減耦合法。動力總成懸置系統的剛體模態反映出系統的耦合程度，其與動力總成懸置系統的慣性矩陣M和剛度矩陣K有直接關系。在發動機主慣性軸坐標系中，動力總成的慣性矩陣M是解耦的，如果系統的剛度矩陣K也為對角矩陣，那么懸置系統主慣性軸坐標系中六個剛體模態振動解耦。

以上情況僅對動力形狀相對規則的動力總成適用，而對于形狀不規則的動力總成，能量法顯示其優越性。因為能量解耦法是在得到懸置系統的六個固有模態后，利用振型來得到懸置系統的能量分布，根據能量分布來判斷汽車動力總成懸置系統是否解耦或解耦程度，基本脫離了發動機類型及布置形式等具體特點的束縛，具有普遍實用性，可以適用于任何復雜形狀的剛體，成為解耦設計的一種主要方法。

（二）實驗研究方法

1.模態分析實驗。為了驗證理論分析結果和評價隔振效果，必須對動力總成懸置系統進行實驗研究，以驗證設計的正確性。首先，傳統模態分析；傳統的模態分析的方法是建立在系統輸入/輸出數據均已知的基礎上，利用激勵和響應的完整信息進行參數識別。其次，運行模態分析；運行模態分析是只從振動響應信號中提取模態參數的一種技術，它不需要測量的激振力，使人們能夠在設備運行或者無法測得激勵的情況下進行模態測試。

2.振動傳遞特性實驗研究。振動傳遞特性實驗是為了驗證動力總成懸置系統系能發揮程度的實驗。它是通過測試懸置處的振動加速度以及振動信號的頻譜分析、相干分析和傳遞特性的分析，找出影響該車動力總成振動傳遞特性的主要因素，為后續的優化設計奠定基礎。

3.振動烈度實驗。該實驗目的是為了解動力總成在不同的橡膠懸置支撐下振動特性和振動烈度等級，評價動力總成懸置系統性能的優劣。

三、問題與展望

汽車動力總成橡膠懸置系統是一個非常復雜的系統，國內外學者已對該系統進行了大量理論研究和實驗研究。為了使動力總成橡膠懸置系統研究更具科學性、可靠性和前瞻性，以下方面的研究工作需要加強：

綜合考慮動力總成懸置系統各種影響因素。如動力總成懸置系統自身的激勵、路面傳來的激勵以及各種激勵的耦合分析問題。在分析動力總成橡膠懸置系統時，可將其放入整車模型中進行研究，這樣能夠更加準確地評價模型的正確性。在對動力總成橡膠懸置系統進行理論分析時，對于形狀不規則的動力總成盡量采用能量解耦法進行分析，以發揮其優越性。在對動力總成橡膠懸置系統進行實驗研究時，對于激振力耦合的復雜工況最好采用運行模態分析，以獲得相對準確的模態參數。

四、結語

近年來，隨著國內汽車行業的迅猛發展，傳統的燃油汽車以及新能源汽車已經進入或者即將進入尋常百姓的家門。人們不僅關注的是各種車輛的動力性而且對于乘坐舒適性也有著越來越高的要求，因此動力總成橡膠懸置系統作為汽車振動系統的一個重要的子系統，其性能的研究日益受到人們的關注。科研人員以及現場工程師們對動力總成橡膠懸置系統的不斷優化設計必將給國內外動力總成懸置系統一體化設計奠定良好的基礎。