3-汽车动力总成悬置系统位移控制

汽车动力总成悬置系统位移控制设计计算方法1前言在汽车动力总成悬置系统振动控制设计中,以下2点为基本设计内容:•(1)设计动力总成悬置系统的6阶固有频率,以避免悬置系统与汽车的其它零部件系统(如车身、悬架系统)共振;尽可能使悬置系统在6个方向的振动互不耦合(解耦),尤其是动力总成在垂直方向的振动和沿曲轴方向的扭转振动应和其它方向的振动解耦。•(2)在汽车的各种行驶工况下(通用汽车公司规定为29种工况),动力总成质心的位移应控制在指定的范围内,悬置在各弹性主轴方向的变形应处于指定的工作点2悬置系统的静态特性•进行动力总成的振动控制设计时,将动力总成视为刚体,由n个(n≥3)悬置支承在车架、副车架或车身上,悬置简化为沿3个垂直的弹性主轴方向(ui、vi和wi方向)具有刚度和阻尼的元件•悬置在其3个弹性主轴方向上的力-位移曲线为非线形曲线,为了计算上的方便,可以用5段或3段线性曲线拟合,以表示其非线性特性,如图所示。当力位移关系为3段线性时,k2=k4=k3。是用5段还是用3段线性的力位移曲线来表示悬置在一个方向的力位移非线性特性,主要取决于k2、k4和k3值的差异。•k3主要根据动力总成固有频率、能量解耦率的要求确定.•动力总成的固有频率和模态向量可由下式求得。•由设计要求确定的悬置系统6阶振动频率和在主要振动方向的能量解耦率,对悬置系统进行优化,即可确定每个悬置力位移曲线中线性段的刚度值(k3)、安装位置和安装方位。力位移非线性特性曲线中其它各段刚度值及拐点的确定,主要考虑在汽车的各种行驶工况下,动力总成运动姿态、运动位移的限值和悬置疲劳寿命的要求3动力总成位移计算的迭代算法•在支承点i建立一个局部坐标系oi-uiviwi(ui、vi和wi方向为悬置i的3个弹性主轴方向),悬置i在3个弹性主轴方向的刚度记为kui、kvi和kwi。一般情况下,kui、kvi和kwi具有图2所示5段非线性刚度值.求动力总成质心位移用迭代方法,迭代步骤如下:4计算实例•该轿车动力总成悬置系统有4个悬置,如图所示。汽车坐标系为:X指向汽车的后方,Z向上,动力总成的质量为215kg。在汽车某一行驶工况下,动力总成质心在垂直方向有3.5g的加速度载荷,右Y向有2g的加速度载荷。该载荷工况下,计算得到的动力总成的质心位移和4个悬置在汽车坐标系下的位移(相对于自由状态)和支承点的动反力.分析计算结果可知,在该种载荷下,动力总成的4个悬置在Y方向的位移,以及Eng悬置和Trans悬置、Eng_front悬置和Trans_rear悬置在Z方向的位移基本相等,表明动力总成在该载荷下,其姿态与静平衡状态的姿态相同。在该悬置系统中,Eng悬置和Trans悬置是承受预载的,因此,Eng悬置和Trans悬置在Z方向的位移与Eng_front悬置和Trans_rear悬置在Z方向的不同计算得到的各悬置的支承反力的正确性。图5为最终设计的Eng悬置在其弹性主轴方向的力位移非线性曲线。在该种载荷工况下,该悬置的在v向w方向的位移均在非线性段。图6为该悬置在其它不同的载荷工况下,ui方向的工作点的位置5结论将动力总成悬置系统简化为在其3个弹性主轴方向的刚度,并考虑悬置在弹性主轴方向的力位移关系为非线性关系时,推导了悬置系统动力学分析的方程。以一具有4点悬置的动力总成悬置系统为例,给出了某轿车动力总成悬置系统在某种载荷工况下,动力总成质心位移、悬置在弹性主轴方向的位移和各个支承点的反力。计算结果表明,在悬置系统中,利用悬置在其3个弹性主轴方向的力位移非线性特性,可以很好地控制动力总成的运动,同时兼顾动力总成隔振性能的要求。