徐赟
安徽江淮汽车集团股份有限公司 安徽合肥 230601
摘要：近年来科学技术的飞速发展也促进了汽车领域的加速发展。现在汽车制造过程中，动力系统和悬置系统的设计都得到了不断的更新改革，每一次改革都意味着有关性能得到了进一步的提高。文章就隔振布置的有关理论以及其在汽车悬置系统当中具体的应用进行介绍，同时对其平台化布置的原则进行研究。
关键字：汽车动力装置；悬置系统；整车布置
1、前言
汽车中的悬置系统通常是动力系统和车身框架之间的弹性系统。因为动力总成具有一定的自身质量，如果要把动力总成和悬置系统都以最佳状态发挥出来，制造商就应当为动力总成配套出相应的悬置系统。
2、隔振布置的理论
动力系对车辆性能的影响通过动力系和悬置的特定特征反映出来。可以获得模式的分析。进而大幅度提高人们乘坐体验。汽车动力系运动的特征通常使用自由度系统来表示，该系统由三个方向上的自由度和它们在轴旋转中的自由度来描述。动力系运动的理想模式是在各个运动方向之间具有尽可能小的运动耦合，使得悬置方向的性能相对独立。每个方向之间没有十分明显的性能影响，进而隔振的设计效果就比较好。然而，通常动力系悬置系统的自由度振动被耦合，并且系统模态沿着悬置系统的坐标产生激励，这增加了发动机振幅。为了获得更好的隔振效果，必须使用更软的悬置部件，这将导致动力传动系统的严重位移。与部件协商很容易，一旦干涉发生，它将影响部件的使用寿命。因此，现在最大的问题是如何改善动力总成中振动系统的振动耦合。汽车动力总成的悬置系统能量解耦方法要求得到六个固有模态之后使用振型来获得悬置系统能量的分布，进而根据分布情况来对汽车动力总成的悬置系统解耦程度进行判断。动力总成的悬置不在扭矩轴上时，可以达到动力总成在个方向上的完全解耦，但是因为车内的布置空间限制，汽车一般是难以进行完全解耦的，与此同时完全解耦在实际车辆设计过程中也是没有必要的，因为动力总成一般是有两个激励方向，包括轴向旋转和垂直方向的载荷激励。首先，提出了一种基于扭矩轴理论的能量解耦方法。扭矩轴是没有约束的三维刚体旋转轴，其惯性与刚体扭矩的方向有关。动力系的扭矩作用方向通常围绕曲轴段，并且曲轴线通常不与惯性轴重合。以这种方式，动力系在其旋转时不随曲轴或主惯性轴旋转，而是围绕该空间旋转。扭矩轴的大小和位置通常相对于曲轴的方向。如果悬置系统放置在扭矩轴上，它将具有最佳的隔振效果。在能量耦合理论中，动力系和悬置系统构成复杂的弹簧系统，自由度的振动效应可以用方程表示。当悬置系统在质心坐标系中振动时，能量集中在六个方向上，这取决于悬置系统。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆能量矩阵以及刚度矩阵可以对主振动的方向振动能量占比进行矩阵表示。因此，为了增加一个方向上的解耦程度，必须增加坐标上能量分布的比例，并尝试使该值接近1。车辆动力传动系悬置系统的能量解耦设计是在获得悬置系统的六种模式后，利用振动模式获得悬置系统的能量分配。此外，确定动力系的悬置的分离程度。
3、汽车当中悬置系统布置原则
在汽车布置悬置系统的时候，有几条关键原则，如果能够良好把握，则会带来事半功倍的效果。
3.1设定模态和解耦目标
人们乘坐汽车的时候，舒适度的感受和车体受到载荷有着直接关系。动力系的负载输入通常通过悬置系统传递到车身，并且人的垂直方向上的敏感频率通常为5Hz到7Hz。因此，动力总成垂直系统的垂直系统频率不能在此频率上，否则会对乘员造成直接的不适。汽车的前悬架具有12Hz至14Hz的固有频率，因此动力系的垂直模式不能关联，否则将导致动力系的悬置系统与前悬架之间的共振。这也会影响到乘车舒适度。现在我国常用车辆当中，四缸发动机是最为普遍的，而四缸发动机的稳定怠速一般是在650转附近，由于动力传动系统的悬置，空转振动源主要是二阶不平衡振动，激励频率高达21Hz。动力系的悬置系统通常要求方向的固有频率小于至少3Hz。车辆动力传动系悬置系统的能量解耦方法要求使用六种自然模式来获得悬置系统的能量分布。此外，根据分布确定车辆动力系的悬置系统的分离程度。动力系的悬置不是围绕扭矩轴放置的，并且动力系可以在一个方向上完全分离。但是因为车辆的布置空间限制，汽车一般是难以进行完全解耦的，与此同时完全解耦在实际车辆设计过程中也是没有必要的，因为动力系通常具有两个激励方向，包括轴向旋转和垂直方向负载激励。因此，对于动力系的悬置系统，通常需要在两个方向上具有至少90％的解耦率，并且在其他方向上的要求相对宽松。
3.2动力总成悬置系统的布局
动力系的悬置系统的布局通常根据所使用的动力的特性来确定，并且纵向动力系通常是倾斜的。这样，可以获得比扭矩轴对称性更好的解耦效果。如果展开大扭矩横向动力系，则通常使用四点悬挂装置，使得右侧悬置和齿轮箱上的左侧悬置尽可能地放置在扭矩轴上。耦合比大大提高，并且在动力系之前和之后布置扭矩悬置，以有效地限制动力系的位移。三点式动力总成一般使用在扭矩很小的动力总成组合上，右侧的发动机悬置和左侧的变速箱悬置都有着和四点悬置相同的效果，它们都尽可能靠近扭矩轴，但不同之处在于三点动力传动系统在动力传动系统的后侧只有一个扭矩杠杆。动力系位移效应在不同的扭矩条件下是不同的，并且当诸如怠速的动力系没有扭矩输出时可以获得更好的解耦效果。进而能够改善怠速的抖动情况。扭矩轴就是没有施加约束的三维刚体旋转轴，其惯性和刚体扭矩方向有关。动力总成的扭矩作用方向一般是围绕曲轴线段，而曲轴线通常是不和惯性轴重合的，这样一来动力总成在转动的时候不以曲轴或者主惯性轴为核心，而是围绕空间旋转。扭矩轴一般其大小和相对曲轴的方向有关，位置和动力总成三个主惯性轴在坐标系上方向确定。如果把悬置系统放到了扭矩轴线上就会有着最好的隔振效果，发动机紧紧围绕扭矩轴线进行振动，不会绕其他轴线发生平动和旋转。
3.3扭矩轴线和悬置之间的关系
如果在车辆结构中使用多个车辆动力成就，则必须考虑所有动力系统的悬置系统的性能。由于质量和扭矩的不同特性，当它们在悬置系统中展开时，不同的动力系将具有不同的扭矩轴。通常情况是扭矩轴远离，并且车辆结构将要求车身接口尽可能地共享，使得难以为每个动力部件开发单独的接口。因此，在布置多动力系的悬置系统时，需要考虑和分析动力系之间的配合，并计算扭矩轴之间的关系，最终平衡出来合适的悬置位置。对其进行平衡的原则主要有两点：首先要注意动力传动系统的高振动要求的配置，并尝试使悬置的位置靠近轴线。第二是关注具有更大匹配量的动力总成配置，因而需要考虑产量大的配置来满足生产需求。
4、结束语
汽车领域当中，动力总成和与其相关的悬置系统会直接影响到人们对汽车最直接的观感，因此，当设计与动力系相关的悬置系统时，通常使用振动隔离装置来确保悬置系统能够良好地运行。制造商制造汽车的过程中要使用平台化布置原则来将悬置系统的性能尽量的发挥出来，确保汽车有着比较好的防震性能和舒适程度。
参考文献：
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论文作者:徐赟
论文发表刊物:《防护工程》2018年第30期
论文发表时间:2019/1/17
标签：动力论文; 扭矩论文; 系统论文; 总成论文; 方向论文; 汽车论文; 曲轴论文; 《防护工程》2018年第30期论文;