混合动力客车动力总成悬置系统振动性能分析

摘 要：汽车动力总成悬置系统是汽车振动系统的一个重要子系统，对改善汽车平顺性和降低汽车噪声有很大影响，合理的汽车动力总成悬置系统的设计可以明显降低汽车动力总成和车体的振动。本文针对某混合动力公交在怠速工况下车厢地面振动偏大的问题，对原悬置系统进行测试和减振性能分析，并对测试方法和实际测试效果进行了说明。

关键词：混合动力；动力总成悬置系统；怠速工况；振动性能分析

前言

本文针对某混合动力公交车在怠速工况下车内地板振动量过大的问题，对其动力总成悬置系统进行了振动特性的试验分析，了解试验车辆在怠速工况下，动力总成悬置及其支承处在不同转速下的振动响应特性后，初步得出动力总成悬置系统在结构上存在的问题，为解决试验车辆在怠速工况下振动量过大的问题提供数据依据。

1、动力总成悬置系统怠速振动试验

1.1 试验原理

首先，在试验车辆的发动机前后悬置处、变速器悬置处以及车架安装处安装加速度传感器，采集各测试点的振动信号，试验数据经由数据采集仪处理后存入计算机。其试验原理如图1 所示：

1.2 试验方案的确定

本试验主要是针对某公司生产的混合动力公交车在怠速工况下，车内地板振动量过大的问题，对车辆进行了怠速振动试验。试验的具体方案如下：试验车辆在原地驻车且使发动机处于稳定工况，测量车辆在空载状态下，调整发动机转速，在600rpm、650rpm、700 rpm、750 rpm、800 rpm转速下，测试发动机前后悬置和变速器悬置垂直方向振动响应随转速的变化情况，并根据试验数据得出振动频率响应函数，分析得出试验车辆在动力总成悬置系统结构方面存在的问题，为后续的优化工作提供依据。

1.3 发动机悬置测试点的布置

发动机悬置测试点主要集中在变速器的支撑处，以及发动机前后悬处，具体测试点及通道布置如表1 所示：

2、悬置及车架安装处振动响应随转速变化的分析

在试验中，使车辆处于怠速工况，分别使发动机转速达到600rpm、650rpm、700rpm、750rpm、800rpm，记录测量此时发动机和变速器悬置处的各测点及其车架安装处各测点振动响应幅值随转速的变化（RMS）如表2 所示。

试验结果表明，发动机前悬置及其车架安装处（即测试点ch9、10、11、12），当发动机转速达到700rpm和750rpm时，其响应幅值有明显的增大。当发动机转速达到700rpm时，其基频约在11Hz 左右，由于4 冲程的6 缸发动机是基频的3 倍，对应700rpm时约为33Hz，正好是发动机质量扭矩的激振频率。由振动响应幅值随转速的变化曲线可知，左、右前悬置达到的最大值的频率有较大的差距，右悬置明显并没有起到隔振作用。

3、频率响应函数的测量及分析

由于篇幅的限制，这里以汽车空载状态、怠速600rpm转速下发动机悬置处的频响曲线为例进行分析，该条件下发动机悬置处的频率响应函数曲线由图3~6 所示。

根据发动机激励频率计算公式可知，激励频率ω（Hz）=转速n(rpm)/60 可以计算出该工况下发动机的激振频率，因此在转速为600rpm的工况下，发动机的激振频率为10Hz。由频响函数曲线可明显看出，发动机左、右前悬置支承在30.77Hz，即发动机激振3倍频处有明显峰值，这说明在该工况下，发动机的激励主要是质量扭矩的作用，同时发动机前悬置对于产生的质量扭矩激励不但没有衰减，反而起到一定的幅值放大作用，其原因有可能是发动机的前悬置与车架的刚度不匹配，也有可能是其固有频率与发动机的质量扭矩较为接近所致。

4、试验结论

根据试验可知车辆在怠速工况下，发动机前悬置及其车架安装处在发动机转速达到600rpm、700rpm、750rpm 时其响应幅值有明显的增大，且发动机前悬置处车架的振动量大于后悬置处车架振动量，而后悬置车架处的振动量又大于变速器支承处车架的振动量，试验过程中右前悬置明显没有起到隔振作用。对试验所得的频响函数曲线分析可知，发动机前悬置对质量扭矩激励并没有起到衰减，反而在一定程度上起到放大作用，扭矩激励主要集中在发动机激励频率的3 倍频上。

该试验初步得出试验车辆室内地板的振动响应能量主要来自发动机前悬架处，且主要是由发动机的质量扭矩引起的。前悬置车架处的振动能量则主要来自发动机前悬置处，经橡胶块传递到车架的发动机质量扭矩，由于前悬置没有有效地衰减发动机质量扭矩，使得发动机的振动能量通过车架传递到了室内地板上，造成车室内地板振动过大。

作者：许 菁

作者单位：（武汉城市职业学院，湖北 武汉 430064）

来源：汽车实用技术