汽車動(dòng)力總成橡膠懸置系統(tǒng)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(shè)備的數(shù)量和功率都在增加，這要求電力能源具有更高的運(yùn)行質(zhì)量。相應(yīng)的，電力系統(tǒng)正在不斷的升級(jí)當(dāng)中，已經(jīng)初步完成了向智能化管控的轉(zhuǎn)變，而這更加對(duì)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(huì)由于各種原因出現(xiàn)故障，常見(jiàn)故障有以下幾種。

一、國(guó)內(nèi)外汽車動(dòng)力總成懸置系統(tǒng)隔振性能的研究概述

（一）國(guó)外的研究概述

20世紀(jì)20年代，人們才開(kāi)始使用橡膠塊的減振特性來(lái)減少和吸收動(dòng)力總成的振動(dòng)，以降低動(dòng)力總成的振動(dòng)向車體的傳遞。隨后，人們進(jìn)一步認(rèn)識(shí)到四缸（四行程）發(fā)動(dòng)機(jī)的二階不平衡慣性力可產(chǎn)生令人難以忍受的振動(dòng)，從那以后，動(dòng)力總成懸置系統(tǒng)的減振、隔振問(wèn)題一直為人重視。

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

1986年，Eugenee.L.Rizin撰文總結(jié)了以往動(dòng)力總成懸置系統(tǒng)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，并著重指出了動(dòng)力總成懸置系統(tǒng)性能研究發(fā)展的方向；1987年，H.Hata和 H.Tanaka對(duì)動(dòng)力總成懸置系統(tǒng)的位置進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，對(duì)怠速工況下發(fā)動(dòng)機(jī)懸置系統(tǒng)的振動(dòng)進(jìn)行了深入的研究，并指出優(yōu)化懸置剛度的效果不如優(yōu)化懸置的位置好，車身彎曲共振頻率應(yīng)高于怠速頻率，且越大越好，動(dòng)力總成的共振頻率應(yīng)小于1-2倍的怠速頻率；1990年，M.Demic以懸置點(diǎn)的響應(yīng)力和響應(yīng)力矩為目標(biāo)函數(shù)，對(duì)懸置系統(tǒng)位置與特性進(jìn)行了優(yōu)化。

（二）國(guó)內(nèi)的研究概述

近年來(lái)，主要研究成果有：清華大學(xué)的徐石安等分別以懸置點(diǎn)處反作用力幅值最小為目標(biāo)函數(shù)，適當(dāng)控制系統(tǒng)固有頻率的方法對(duì)于動(dòng)力總成懸置系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)；溫任林和顏景平提出了發(fā)動(dòng)機(jī)懸置系統(tǒng)各階振型解耦的多目標(biāo)優(yōu)化方法；方錫邦副教授應(yīng)用多體動(dòng)力學(xué)軟件 ADAMS建立了動(dòng)力總成懸置系統(tǒng)六自由度的動(dòng)力模型，分析了懸置的性能參數(shù)對(duì)系統(tǒng)隔振性能的影響；上官文斌和蔣學(xué)鋒以動(dòng)力總成懸置系統(tǒng)的固有頻率合理匹配為目標(biāo)函數(shù)，提出了優(yōu)化設(shè)計(jì)方法；史文庫(kù)和林逸以Audi100轎車為研究對(duì)象，認(rèn)為其發(fā)動(dòng)機(jī)懸置支撐在彈性基礎(chǔ)上，在模型計(jì)算分析時(shí)，考慮了彈性基礎(chǔ)的作用，通過(guò)四參數(shù)理論，重點(diǎn)分析了彈性基礎(chǔ)在動(dòng)力總成懸置系統(tǒng)隔振方面的影響。2009年，金永福和王建運(yùn)用CAD軟件設(shè)計(jì)了新型的燃料電池電動(dòng)汽車動(dòng)力總成橡膠懸置系統(tǒng)，使橡膠懸置系統(tǒng)應(yīng)用于新能源車輛上。

二、動(dòng)力總成橡膠懸置系統(tǒng)的研究方法

（一）理論研究方法

1.移頻法。在汽車動(dòng)力總成橡膠懸置性能研究中，應(yīng)確定合適的固有頻率的范圍，避免共振的發(fā)生，即移頻法。

2.縮減耦合法。動(dòng)力總成懸置系統(tǒng)的剛體模態(tài)反映出系統(tǒng)的耦合程度，其與動(dòng)力總成懸置系統(tǒng)的慣性矩陣M和剛度矩陣K有直接關(guān)系。在發(fā)動(dòng)機(jī)主慣性軸坐標(biāo)系中，動(dòng)力總成的慣性矩陣M是解耦的，如果系統(tǒng)的剛度矩陣K也為對(duì)角矩陣，那么懸置系統(tǒng)主慣性軸坐標(biāo)系中六個(gè)剛體模態(tài)振動(dòng)解耦。

以上情況僅對(duì)動(dòng)力形狀相對(duì)規(guī)則的動(dòng)力總成適用，而對(duì)于形狀不規(guī)則的動(dòng)力總成，能量法顯示其優(yōu)越性。因?yàn)槟芰拷怦罘ㄊ窃诘玫綉抑孟到y(tǒng)的六個(gè)固有模態(tài)后，利用振型來(lái)得到懸置系統(tǒng)的能量分布，根據(jù)能量分布來(lái)判斷汽車動(dòng)力總成懸置系統(tǒng)是否解耦或解耦程度，基本脫離了發(fā)動(dòng)機(jī)類型及布置形式等具體特點(diǎn)的束縛，具有普遍實(shí)用性，可以適用于任何復(fù)雜形狀的剛體，成為解耦設(shè)計(jì)的一種主要方法。

（二）實(shí)驗(yàn)研究方法

1.模態(tài)分析實(shí)驗(yàn)。為了驗(yàn)證理論分析結(jié)果和評(píng)價(jià)隔振效果，必須對(duì)動(dòng)力總成懸置系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，以驗(yàn)證設(shè)計(jì)的正確性。首先，傳統(tǒng)模態(tài)分析；傳統(tǒng)的模態(tài)分析的方法是建立在系統(tǒng)輸入/輸出數(shù)據(jù)均已知的基礎(chǔ)上，利用激勵(lì)和響應(yīng)的完整信息進(jìn)行參數(shù)識(shí)別。其次，運(yùn)行模態(tài)分析；運(yùn)行模態(tài)分析是只從振動(dòng)響應(yīng)信號(hào)中提取模態(tài)參數(shù)的一種技術(shù)，它不需要測(cè)量的激振力，使人們能夠在設(shè)備運(yùn)行或者無(wú)法測(cè)得激勵(lì)的情況下進(jìn)行模態(tài)測(cè)試。

2.振動(dòng)傳遞特性實(shí)驗(yàn)研究。振動(dòng)傳遞特性實(shí)驗(yàn)是為了驗(yàn)證動(dòng)力總成懸置系統(tǒng)系能發(fā)揮程度的實(shí)驗(yàn)。它是通過(guò)測(cè)試懸置處的振動(dòng)加速度以及振動(dòng)信號(hào)的頻譜分析、相干分析和傳遞特性的分析，找出影響該車動(dòng)力總成振動(dòng)傳遞特性的主要因素，為后續(xù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)奠定基礎(chǔ)。

3.振動(dòng)烈度實(shí)驗(yàn)。該實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖菫榱私鈩?dòng)力總成在不同的橡膠懸置支撐下振動(dòng)特性和振動(dòng)烈度等級(jí)，評(píng)價(jià)動(dòng)力總成懸置系統(tǒng)性能的優(yōu)劣。

三、問(wèn)題與展望

汽車動(dòng)力總成橡膠懸置系統(tǒng)是一個(gè)非常復(fù)雜的系統(tǒng)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者已對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行了大量理論研究和實(shí)驗(yàn)研究。為了使動(dòng)力總成橡膠懸置系統(tǒng)研究更具科學(xué)性、可靠性和前瞻性，以下方面的研究工作需要加強(qiáng)：

綜合考慮動(dòng)力總成懸置系統(tǒng)各種影響因素。如動(dòng)力總成懸置系統(tǒng)自身的激勵(lì)、路面?zhèn)鱽?lái)的激勵(lì)以及各種激勵(lì)的耦合分析問(wèn)題。在分析動(dòng)力總成橡膠懸置系統(tǒng)時(shí)，可將其放入整車模型中進(jìn)行研究，這樣能夠更加準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)模型的正確性。在對(duì)動(dòng)力總成橡膠懸置系統(tǒng)進(jìn)行理論分析時(shí)，對(duì)于形狀不規(guī)則的動(dòng)力總成盡量采用能量解耦法進(jìn)行分析，以發(fā)揮其優(yōu)越性。在對(duì)動(dòng)力總成橡膠懸置系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究時(shí)，對(duì)于激振力耦合的復(fù)雜工況最好采用運(yùn)行模態(tài)分析，以獲得相對(duì)準(zhǔn)確的模態(tài)參數(shù)。

四、結(jié)語(yǔ)

近年來(lái)，隨著國(guó)內(nèi)汽車行業(yè)的迅猛發(fā)展，傳統(tǒng)的燃油汽車以及新能源汽車已經(jīng)進(jìn)入或者即將進(jìn)入尋常百姓的家門(mén)。人們不僅關(guān)注的是各種車輛的動(dòng)力性而且對(duì)于乘坐舒適性也有著越來(lái)越高的要求，因此動(dòng)力總成橡膠懸置系統(tǒng)作為汽車振動(dòng)系統(tǒng)的一個(gè)重要的子系統(tǒng)，其性能的研究日益受到人們的關(guān)注?？蒲腥藛T以及現(xiàn)場(chǎng)工程師們對(duì)動(dòng)力總成橡膠懸置系統(tǒng)的不斷優(yōu)化設(shè)計(jì)必將給國(guó)內(nèi)外動(dòng)力總成懸置系統(tǒng)一體化設(shè)計(jì)奠定良好的基礎(chǔ)。