動力總成懸置系統(tǒng)最優(yōu)化設(shè)計(jì)與匹配

1、動力總成懸置系統(tǒng)最優(yōu)化設(shè)計(jì)與匹配SHANGHAI ZHONGLI AUTOMOBILE PARTS CO., LTD.WUHU ZHONGLI PARTS CO., LTD.影響整車影響整車N&VN&V特性的因素特性的因素SHANGHAI ZHONGLI AUTOMOBILE PARTS CO., LTD.WUHU ZHONGLI PARTS CO., LTD.懸置系統(tǒng)的基本理論及典型結(jié)構(gòu)二、懸置系統(tǒng)的主要布置方式三、懸置系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則四、懸置系統(tǒng)對汽車N&V特性的影響五、懸置系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流程和計(jì)算方法六、懸置系統(tǒng)的匹配樣車要求及N&V匹配方法綱要綱要SHANGHAI ZHONGLI AUTOM

2、OBILE PARTS CO., LTD.WUHU ZHONGLI PARTS CO., LTD.給定發(fā)動機(jī)位置和車身邊界動力總成慣性參數(shù)測定建立懸置系統(tǒng)的模型慣性主軸及懸置位置、懸置結(jié)構(gòu)方案的確定設(shè)置懸置剛度參數(shù)懸置系統(tǒng)匹配計(jì)算輸出懸置軟墊的剛度典型工況下動力總成位移及懸置變形典型工況下懸置受力懸置系統(tǒng)的開發(fā)設(shè)計(jì)流程懸置系統(tǒng)的開發(fā)設(shè)計(jì)流程工程設(shè)計(jì)懸置匹配SHANGHAI ZHONGLI AUTOMOBILE PARTS CO., LTD.WUHU ZHONGLI PARTS CO., LTD.眾力項(xiàng)目經(jīng)理客戶懸置技術(shù)主管眾力項(xiàng)目總監(jiān)眾力商務(wù)人員懸置項(xiàng)目主管結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工程師CAE工程師布置分析工

3、程師匹配優(yōu)化工程師產(chǎn)品工程師工藝工程師產(chǎn)品工程師材料工程師懸置研發(fā)部架構(gòu)簡圖懸置研發(fā)部架構(gòu)簡圖SHANGHAI ZHONGLI AUTOMOBILE PARTS CO., LTD.WUHU ZHONGLI PARTS CO., LTD.一、懸置系統(tǒng)的基本理論及典型結(jié)構(gòu)一、懸置系統(tǒng)的基本理論及典型結(jié)構(gòu)懸置的定義：裝配在動力總成與車身（架）之間起支撐連接作用并使二者間的力的傳遞產(chǎn)生衰減的彈性減振元件。懸置及懸置系統(tǒng)的作用：支撐作用、隔振作用、保護(hù)作用；（）支撐作用：懸置是一個支承元件。它必須能承受發(fā)動機(jī)總成的質(zhì)量，使其不至于產(chǎn)生過大的靜位移而影響工作。（）隔振作用：懸置是動力總成與車身（架）之間的

4、連接件，它應(yīng)具有良好的隔振作用。一方面，它要阻止作為主振源的發(fā)動機(jī)向車身（架）傳遞振動力，這類隔振形式稱為積極隔振；另一方面，懸置必須阻止路面不平激勵等傳給發(fā)動機(jī)的振動和沖擊，并使動力總成作為動力吸振器衰減車身的振動能量；這類隔振形式稱為消極隔振。因此懸置是具有雙向隔振的特性。（）保護(hù)作用：發(fā)動機(jī)在受到各種干擾力（如制動、加速、或其它動載荷）作用的情況下，懸置應(yīng)能有效的限制其最大位移，以避免發(fā)生與相鄰零件的碰撞與干涉，確保發(fā)動機(jī)能正常工作和周邊零件安全。 SHANGHAI ZHONGLI AUTOMOBILE PARTS CO., LTD.WUHU ZHONGLI PARTS CO., LTD

5、.一、懸置系統(tǒng)的基本理論及典型結(jié)構(gòu)一、懸置系統(tǒng)的基本理論及典型結(jié)構(gòu)3.振動的產(chǎn)生及振源：發(fā)動機(jī)激勵、路面激勵發(fā)動機(jī)作為整車中最大的振源。（）發(fā)動機(jī)燃燒引起的激勵頻率。受發(fā)動機(jī)的型式、缸數(shù)、工作轉(zhuǎn)速、曲柄排列以及發(fā)火次序等影響較大（）由不平衡的旋轉(zhuǎn)質(zhì)量和往復(fù)運(yùn)動的質(zhì)量所引起的慣性激振力和 力矩的激振頻率。 對于直列四缸四沖程的發(fā)動機(jī)其激勵的主頻率可通過以下公式進(jìn)行計(jì)算： N 氣缸數(shù)，n曲軸轉(zhuǎn)數(shù)，c表示沖程數(shù)；對于四缸機(jī)其二階頻率為轉(zhuǎn)數(shù)的1/30 。三階頻率為轉(zhuǎn)數(shù)的1/20 四階頻率為轉(zhuǎn)數(shù)的1/15；三缸機(jī)的主激勵頻率為階、四缸機(jī)的主激勵頻率為2階、六缸機(jī)的主激勵頻率為3階Nncf602SHANG

6、HAI ZHONGLI AUTOMOBILE PARTS CO., LTD.WUHU ZHONGLI PARTS CO., LTD.一、懸置系統(tǒng)的基本理論及典型結(jié)構(gòu)一、懸置系統(tǒng)的基本理論及典型結(jié)構(gòu)（）路面激勵：路面的激勵一般是由路面的不平整性引起；通過輪胎、懸掛和傳動系等傳導(dǎo)到車身，通常頻率較低；一般為5Hz左右懸置是一個支承元件。它必須能承受發(fā)動機(jī)總成的質(zhì)量，使其不至于產(chǎn)生過大的靜位移而影響工作。4.懸置的要求：（）功能要求：靜態(tài)參數(shù)、動態(tài)參數(shù)、可靠性參數(shù)靜態(tài)參數(shù)：滿足支撐和保護(hù)動態(tài)參數(shù)：低頻高阻尼高剛度、高頻低阻尼低剛度可靠性參數(shù)：滿足整車壽命要求（）耐候性能要求：耐高溫、不同環(huán)境下工作溫

7、度SHANGHAI ZHONGLI AUTOMOBILE PARTS CO., LTD.WUHU ZHONGLI PARTS CO., LTD.一、懸置系統(tǒng)的基本理論及典型結(jié)構(gòu)一、懸置系統(tǒng)的基本理論及典型結(jié)構(gòu)5.懸置的結(jié)構(gòu)：通過近百年的發(fā)展，懸置的結(jié)構(gòu)型式日趨復(fù)雜。主要表現(xiàn)為：橡膠懸置、液壓懸置、半主動/主動懸置。（）橡膠懸置：結(jié)構(gòu)簡單，成型容易、成本低廉；被大量的使用在各型車輛。缺點(diǎn)：存在高頻硬化現(xiàn)象。常見的結(jié)構(gòu)：壓縮式 剪切式 復(fù)合式 SHANGHAI ZHONGLI AUTOMOBILE PARTS CO., LTD.WUHU ZHONGLI PARTS CO., LTD.一、懸置系統(tǒng)的

8、基本理論及典型結(jié)構(gòu)一、懸置系統(tǒng)的基本理論及典型結(jié)構(gòu)（）液壓懸置：為實(shí)現(xiàn)懸置低頻高阻尼高剛度、高頻(30-250Hz,0.05-0.1mm)低阻尼低剛度以及解決橡膠懸置的高頻硬化現(xiàn)象而誕生。典型結(jié)構(gòu)： 攪拌式 節(jié)流孔式 慣性流道式 慣性流道解耦盤（膜）式 液阻襯套式SHANGHAI ZHONGLI AUTOMOBILE PARTS CO., LTD.WUHU ZHONGLI PARTS CO., LTD.一、懸置系統(tǒng)的基本理論及典型結(jié)構(gòu)一、懸置系統(tǒng)的基本理論及典型結(jié)構(gòu)（）半主動/主動懸置：對剛度手動或記憶效應(yīng)自動控制。典型結(jié)構(gòu)： 電流變液體半主動懸置 壓電式主動懸置SHANGHAI ZHONGL

9、I AUTOMOBILE PARTS CO., LTD.WUHU ZHONGLI PARTS CO., LTD.一、懸置系統(tǒng)的基本理論及典型結(jié)構(gòu)一、懸置系統(tǒng)的基本理論及典型結(jié)構(gòu)6.懸置的試驗(yàn)：動態(tài)試驗(yàn)：SHANGHAI ZHONGLI AUTOMOBILE PARTS CO., LTD.WUHU ZHONGLI PARTS CO., LTD.一、懸置系統(tǒng)的基本理論及典型結(jié)構(gòu)一、懸置系統(tǒng)的基本理論及典型結(jié)構(gòu)6.懸置的試驗(yàn)：扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)：SHANGHAI ZHONGLI AUTOMOBILE PARTS CO., LTD.WUHU ZHONGLI PARTS CO., LTD.一、懸置系統(tǒng)的基本理論及

10、典型結(jié)構(gòu)一、懸置系統(tǒng)的基本理論及典型結(jié)構(gòu)6.懸置的試驗(yàn)：單向疲勞試驗(yàn)：SHANGHAI ZHONGLI AUTOMOBILE PARTS CO., LTD.WUHU ZHONGLI PARTS CO., LTD.一、懸置系統(tǒng)的基本理論及典型結(jié)構(gòu)一、懸置系統(tǒng)的基本理論及典型結(jié)構(gòu)6.懸置的試驗(yàn)：三通道試驗(yàn)：SHANGHAI ZHONGLI AUTOMOBILE PARTS CO., LTD.WUHU ZHONGLI PARTS CO., LTD.一、懸置系統(tǒng)的基本理論及典型結(jié)構(gòu)一、懸置系統(tǒng)的基本理論及典型結(jié)構(gòu)6.懸置的試驗(yàn)：質(zhì)量特性試驗(yàn)：SHANGHAI ZHONGLI AUTOMOBILE PA

11、RTS CO., LTD.WUHU ZHONGLI PARTS CO., LTD.一、懸置系統(tǒng)的基本理論及典型結(jié)構(gòu)一、懸置系統(tǒng)的基本理論及典型結(jié)構(gòu)6.懸置的試驗(yàn)：懸置匹配：SHANGHAI ZHONGLI AUTOMOBILE PARTS CO., LTD.WUHU ZHONGLI PARTS CO., LTD.二、懸置系統(tǒng)的主要布置形式二、懸置系統(tǒng)的主要布置形式動力總成懸置的布置形式有多種，主要采用三點(diǎn)或四點(diǎn)懸置。p底部布置，懸置都安裝在車架上，但隔振效果不理想。p布置在動力總成的扭矩軸上，這種布置隔振效果好。SHANGHAI ZHONGLI AUTOMOBILE PARTS CO., LT

12、D.WUHU ZHONGLI PARTS CO., LTD.動力總成的振動懸置車身的振動對車內(nèi)噪聲產(chǎn)生影響車內(nèi)振動影響車內(nèi)噪聲三、懸置系統(tǒng)對汽車三、懸置系統(tǒng)對汽車N&VN&V特性的影響特性的影響隔振衰減后較小的振動較大的振動SHANGHAI ZHONGLI AUTOMOBILE PARTS CO., LTD.WUHU ZHONGLI PARTS CO., LTD.懸置元件最主要的兩個作用： 1、支撐動力總成，約束動力總成的位移。 2、隔離動力總成的振動向車身的傳遞，提高整車的N&V水平。懸置的剛度越高有利于支撐動力總成，對整車的N&V不利。懸置的剛度越低對整車的N&V有利，不利于動力總成的支撐

13、。通過對懸置系統(tǒng)進(jìn)行合理的匹配設(shè)計(jì)可以取得較好的綜合結(jié)果，使得懸置系統(tǒng)的在滿足支撐動力總成的同時(shí)，最大限度的發(fā)揮懸置系統(tǒng)的N&V性能。懸置元件的剛度增大有利于支撐減小有利于N&V三、懸置系統(tǒng)對汽車三、懸置系統(tǒng)對汽車N&VN&V特性的影響特性的影響SHANGHAI ZHONGLI AUTOMOBILE PARTS CO., LTD.WUHU ZHONGLI PARTS CO., LTD.四、懸置系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則四、懸置系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則 1、懸置系統(tǒng)合理的布置形式和位置使系統(tǒng)具有較高的解耦程度 在懸置系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)盡量保證懸置系統(tǒng)在整車坐標(biāo)系下是解耦的，即沿某一坐標(biāo)方向的激勵只引起該方向的振動。耦合的懸置

14、系統(tǒng)受到沿廣義坐標(biāo)的任意方向的激勵時(shí)，都將激起系統(tǒng)的多個模態(tài)，導(dǎo)致發(fā)動機(jī)的振幅加大，需使用剛度更大的懸置元件約束動力總成的位移，但這會導(dǎo)致懸置系統(tǒng)的N&V特性變差。同時(shí)各個懸置的受力和變形也不均勻。車SHANGHAI ZHONGLI AUTOMOBILE PARTS CO., LTD.WUHU ZHONGLI PARTS CO., LTD.四、懸置系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則四、懸置系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則計(jì)算懸置系統(tǒng)是否耦合一般采用模態(tài)動能的百分比來表示。當(dāng)懸置系統(tǒng)作某階主振動時(shí)，假設(shè)懸置系統(tǒng)的全部動能都分布在這六個方向上。振動占優(yōu)方向的振動能量所占的百分比就表示懸置系統(tǒng)該方向的解耦程度。頻率Hz 能量分布百分比

15、（%）X Y Z RX RY RZ 7.9 85.6% 1% 7.7% 1% 6.6% 1%11.0 1% 98.4% 1% 1% 1% 1.5% 9.1 5.6% 0% 90.8% 1% 3.5% 1% 10.2 1% 1% 1% 95.2% 1% 4.6% 12.0 8.6% 1% 1.3% 1% 89.9% 1% 14.7 1% 1.4% 1% 4.6% 1% 93.1% SHANGHAI ZHONGLI AUTOMOBILE PARTS CO., LTD.WUHU ZHONGLI PARTS CO., LTD.四、懸置系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則四、懸置系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則2、懸置系統(tǒng)的固有頻率合理匹配

16、將動力總成的六個固有頻率匹配在合理的范圍之內(nèi)，使得懸置系統(tǒng)具有較好的N&V特性。p懸置系統(tǒng)的各階固有頻率分布在520Hz；p各階固有頻率不要重合；p垂向避開人體最敏感的頻率47Hz;p繞曲軸轉(zhuǎn)動的頻率小于怠速率的。1 d-o-f Mass Spring System0.010.101.0010.000.01.02.03.04.0Frequency RatioAmplificationLow DampingHigher DampingSHANGHAI ZHONGLI AUTOMOBILE PARTS CO., LTD.WUHU ZHONGLI PARTS CO., LTD.四、懸置系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則

17、四、懸置系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則3、動力總成的位移量要合理 在懸置系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)要保證動力總成具有合理的運(yùn)動位移量。我們一般對懸置系統(tǒng)進(jìn)行20多種駕駛工況的計(jì)算分析。p在正常行駛工況下懸置不能接觸限位塊；p非正常行駛況向下動力總成不能接觸其他周圍零部件，動力總成的 位移量滿足設(shè)計(jì)要求；p各個懸置受力相對均勻，懸置系統(tǒng)具有合理的剛度。注意：在懸置系統(tǒng)布置時(shí)相對運(yùn)動的部件之間要保持合理的距離。SHANGHAI ZHONGLI AUTOMOBILE PARTS CO., LTD.WUHU ZHONGLI PARTS CO., LTD.四、懸置系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則四、懸置系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則SHANGHAI ZHONGLI A

18、UTOMOBILE PARTS CO., LTD.WUHU ZHONGLI PARTS CO., LTD.四、懸置系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則四、懸置系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則懸置支架的模態(tài)分析懸置支架的應(yīng)力分析懸置支架的一階固有頻率應(yīng)該大懸置支架的一階固有頻率應(yīng)該大于于450Hz1、懸置支架的模態(tài)分析，確保支架具有較高的模態(tài)頻率。避免發(fā)動機(jī)的二階激勵引起支架共振。2、懸置支架的應(yīng)力分析。避免支架應(yīng)力集中引起支架破壞。3、懸置支架的剛度計(jì)算SHANGHAI ZHONGLI AUTOMOBILE PARTS CO., LTD.WUHU ZHONGLI PARTS CO., LTD.給定動力總成的位置和邊界找出動力總成的質(zhì)

19、心位置和主慣性軸位置推薦出懸置布置位置和懸置結(jié)構(gòu)動力總成的慣性參數(shù)測定建立懸置系統(tǒng)的ADAMS模型五、懸置系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流程和計(jì)算方法五、懸置系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流程和計(jì)算方法SHANGHAI ZHONGLI AUTOMOBILE PARTS CO., LTD.WUHU ZHONGLI PARTS CO., LTD.五、懸置系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流程和計(jì)算方法五、懸置系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流程和計(jì)算方法 一般在分析動力總成懸置系統(tǒng)振動問題時(shí)，由于其固有頻率遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于動力總成和車架彈性體振動頻率，因此習(xí)慣上將動力總成看做空間運(yùn)動剛體，把車架看成固定剛體，彈性懸置元件可以簡化為具有三個主剛度軸的彈簧阻尼元件，這樣就建立了懸置系統(tǒng)的六自由

20、度模型。懸置系統(tǒng)的振動方程為：)(tFQKQCQM SHANGHAI ZHONGLI AUTOMOBILE PARTS CO., LTD.WUHU ZHONGLI PARTS CO., LTD.質(zhì)量矩陣M，阻尼矩陣C，剛度矩陣K均為66矩陣。其中質(zhì)量矩陣包含了動力總成的質(zhì)量和轉(zhuǎn)動慣量數(shù)據(jù)。所以在進(jìn)行懸置系統(tǒng)匹配時(shí)需要測定動力總成的慣性數(shù)據(jù)。五、懸置系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流程和計(jì)算方法五、懸置系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流程和計(jì)算方法SHANGHAI ZHONGLI AUTOMOBILE PARTS CO., LTD.WUHU ZHONGLI PARTS CO., LTD.五、懸置系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流程和計(jì)算方法五、懸置系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流

21、程和計(jì)算方法ZLG.SOFTWARE - D-MOUNT (眾力公司自主開發(fā))懸置系統(tǒng)計(jì)算的基本流程懸置系統(tǒng)計(jì)算的基本流程SHANGHAI ZHONGLI AUTOMOBILE PARTS CO., LTD.WUHU ZHONGLI PARTS CO., LTD.六、懸置系統(tǒng)的樣車要求及六、懸置系統(tǒng)的樣車要求及N&VN&V匹配方法匹配方法 懸置系統(tǒng)在按照設(shè)計(jì)要求和相關(guān)設(shè)計(jì)理論被制造成為實(shí)物樣件后，都需要進(jìn)行整車搭載；由于整車開發(fā)過程中的變差較大，懸置搭載整車后，整車的N&V特性并未達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)；所以懸置系統(tǒng)通常需要進(jìn)行符合整車性的匹配工作。 懸置系統(tǒng)匹配的樣車要求: SHANGHAI ZHON

22、GLI AUTOMOBILE PARTS CO., LTD.WUHU ZHONGLI PARTS CO., LTD.六、懸置系統(tǒng)的樣車要求及六、懸置系統(tǒng)的樣車要求及N&VN&V匹配方法匹配方法 懸置系統(tǒng)匹配樣車的具體要求： （1）車身要求：尺寸、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定無重大結(jié)構(gòu)變更趨勢 （2）發(fā)動機(jī)要求：完成的燃噴系統(tǒng)標(biāo)定 （3）底盤：懸掛、底盤系統(tǒng)的調(diào)校標(biāo)定 （4）制冷、散熱系統(tǒng)：空調(diào)、散熱風(fēng)扇的振動標(biāo)定 （5）輪胎:輪胎狀態(tài)（花紋樣式、磨損程度、氣壓、輪圈） （6）輪系：四輪定位 （7）轉(zhuǎn)向和驅(qū)動系統(tǒng)：助力轉(zhuǎn)向泵及傳動軸 （8）駐車系統(tǒng)：手剎、腳剎及ABS系統(tǒng) （9）燈光：燈光齊備 （10）內(nèi)飾：內(nèi)飾齊

23、備 SHANGHAI ZHONGLI AUTOMOBILE PARTS CO., LTD.WUHU ZHONGLI PARTS CO., LTD.六、懸置系統(tǒng)的樣車要求及六、懸置系統(tǒng)的樣車要求及N&VN&V匹配方法匹配方法 懸置系統(tǒng)匹配的評價(jià)和認(rèn)可標(biāo)準(zhǔn)： （1）主觀評價(jià)：人體的舒適度 （2）客觀數(shù)據(jù)：典型測點(diǎn)數(shù)據(jù)的對比 （3）標(biāo)桿/競爭車型的數(shù)據(jù)和主觀評價(jià)的對比SHANGHAI ZHONGLI AUTOMOBILE PARTS CO., LTD.WUHU ZHONGLI PARTS CO., LTD. 對于懸置系統(tǒng)采用懸置的隔振率進(jìn)行評價(jià)，一般要求懸置的隔振率大于等于20DB。下圖為測試得到某懸置上下的振動加速度。六、懸置系統(tǒng)的樣車要求及六、懸置系統(tǒng)的樣車要求及N&VN&V匹配方法匹配方法SHANGHAI ZHONGLI AUTOMOBILE PARTS CO., LTD.WUHU ZHONGLI PARTS CO., LTD.0.00 500.00 Hz749.92 3590.02 rpmZ-Axis: measured tracking0.00 3.00 Ampl