汽車動(dòng)力總成懸置系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、發(fā)動(dòng)機(jī)是汽車的主要振動(dòng)激勵(lì)源之一，懸置系統(tǒng)是隔離發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)向車架或車身傳遞的重要環(huán)節(jié)。設(shè)計(jì)合理的汽車動(dòng)力總成懸置系統(tǒng)，可以明顯地降低汽車動(dòng)力總成和車體的振動(dòng)，提高整車的NVH(Noise，Vibration and Harshness)性能，這已成為汽車高速化和輕量化的發(fā)展過程中需要解決的關(guān)鍵問題之一。動(dòng)力總成懸置系統(tǒng)的研究涉及不同的領(lǐng)域，這其中懸置元件的動(dòng)力學(xué)特性、動(dòng)力總成懸置系統(tǒng)的運(yùn)行模態(tài)分析與識(shí)別、懸置系統(tǒng)建模及優(yōu)化設(shè)計(jì)是主要的研

2、究領(lǐng)域。
　　 發(fā)動(dòng)機(jī)橡膠懸置不是理想的粘彈性元件，具有非線性的動(dòng)力學(xué)特性。本文詳細(xì)介紹了橡膠懸置的復(fù)剛度模型、Kelvin-Viogt模型、三參數(shù)模型和BERG模型的基本理論及特點(diǎn)。構(gòu)建了某工程車輛懸置的BERG模型，在彈性體動(dòng)態(tài)試驗(yàn)設(shè)備平臺(tái)對(duì)懸置多種振幅下的動(dòng)力學(xué)性能進(jìn)行了實(shí)測(cè)。結(jié)合不同工況的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，采用MATLAB平臺(tái)的約束非線性多變量?jī)?yōu)化函數(shù)fmincon，對(duì)懸置BERG模型的參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化識(shí)別。試驗(yàn)及仿真計(jì)算表明，橡

3、膠懸置具有頻率和振幅依從特性，仿真計(jì)算結(jié)果和試驗(yàn)數(shù)據(jù)吻合，動(dòng)剛度相對(duì)誤差小于1％，阻尼系數(shù)相對(duì)誤差小于10％。BERG模型能較好的反映橡膠懸置動(dòng)力學(xué)特性的非線性特點(diǎn)，可應(yīng)用于動(dòng)力總成懸置系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。
　　 對(duì)于180°均布曲軸夾角的直列四缸發(fā)動(dòng)機(jī)，其主要激勵(lì)成分是二階往復(fù)慣性力和汽缸燃燒力矩。建立了發(fā)動(dòng)機(jī)懸置系統(tǒng)的六自由度動(dòng)力學(xué)模型。應(yīng)用四端參數(shù)法推導(dǎo)出懸置支撐為彈性的傳遞率公式，仿真計(jì)算了發(fā)動(dòng)機(jī)懸置的振動(dòng)頻譜，計(jì)算結(jié)果與實(shí)

4、測(cè)數(shù)據(jù)相吻合，驗(yàn)證了模型及計(jì)算方法的有效性。發(fā)動(dòng)機(jī)懸置支撐的彈性作用是使得振動(dòng)傳遞率曲線在高頻段上揚(yáng)、隔振性能變差的主要原因之一。
　　 對(duì)國(guó)產(chǎn)某車型懸置系統(tǒng)的隔振性能進(jìn)行了試驗(yàn)，分別實(shí)測(cè)了發(fā)動(dòng)機(jī)怠速、1500rpm、2500rpm和3000rpm四種工況下懸置發(fā)動(dòng)機(jī)側(cè)和車架側(cè)的振動(dòng)參數(shù)，分析了不同工況懸置的振動(dòng)傳遞率。模擬計(jì)算了懸置主彈性方向的振動(dòng)響應(yīng)，計(jì)算曲線與實(shí)測(cè)振動(dòng)結(jié)果吻合。針對(duì)橡膠懸置剛度的非線性特點(diǎn)，提出了基于New

5、mark數(shù)值積分法的動(dòng)力總成懸置系統(tǒng)位移計(jì)算方法。計(jì)算并試驗(yàn)驗(yàn)證了轎車3檔急加速工況下，懸置在各彈性主軸方向的振動(dòng)位移。
　　 對(duì)一款SUV汽車的動(dòng)力總成懸置系統(tǒng)進(jìn)行了啟動(dòng)、怠速和急加速三種工況的運(yùn)行模態(tài)試驗(yàn)。針對(duì)懸置系統(tǒng)大阻尼和模態(tài)密集的特點(diǎn)，運(yùn)用多參考點(diǎn)最小二乘復(fù)頻域法識(shí)別技術(shù)（簡(jiǎn)稱PRLSCF或PolyMAX）進(jìn)行了模態(tài)參數(shù)識(shí)別。發(fā)動(dòng)機(jī)激勵(lì)不具備零均值白噪聲的特點(diǎn)，運(yùn)用模態(tài)置信度(MAC)、模態(tài)相位共線性(MPC)及平均相

6、位偏移(MPD)等多種置信度指標(biāo)進(jìn)行模態(tài)驗(yàn)證，獲得了可信的模態(tài)參數(shù)和系統(tǒng)工作振型。運(yùn)行模態(tài)參數(shù)與發(fā)動(dòng)機(jī)工況有關(guān)，運(yùn)行模態(tài)頻率高于計(jì)算模態(tài)頻率。多工況的運(yùn)行模態(tài)試驗(yàn)可以更準(zhǔn)確的識(shí)別懸置系統(tǒng)的模態(tài)參數(shù)，對(duì)于懸置元件參數(shù)的設(shè)計(jì)具有一定的借鑒作用。
　　 采用正交試驗(yàn)方法，分別計(jì)算了試驗(yàn)車型懸置系統(tǒng)6階固有頻率對(duì)懸置幾何坐標(biāo)的靈敏度，以及懸置系統(tǒng)振動(dòng)耦合度對(duì)懸置剛度的靈敏度。提出了基于靈敏度分析的發(fā)動(dòng)機(jī)懸置系統(tǒng)的穩(wěn)健優(yōu)化方法，優(yōu)化結(jié)果具