悬置弹性中心位置对悬置系统固有频率及解耦率的影响分析
摘要：对两种不同的确定悬置弹性中心的方法所计算出来的悬置系统的固有频率及解耦率的数据进行比较，进而评估其对悬置系统固有频率及解耦率的影响。在汽车行业飞速发展的当今，人们对汽车的乘坐舒适性要求越来越高，特别是整车噪音及振动方面。动力总成悬置系统性能设计的好坏直接影响到动力总成振动向车身的传递和整车的NVH性能。因此，动力总成悬置系统在整车设计中的越来越受重视。动力总成悬置系统设计开发工作是一项构思严谨，周期较长的工作，在前期开发设计时应借助有限元软件对设计数据进行仿真分析，以便找到最优的方案，保证设计方案的缜密可行性，进而保证开发过程顺利进行。动力总成悬置系统的固有频率和解耦率是前期计算中最基础的数据，整个设计过程都基于这两个数据来进行。在进行动力总成悬置系统的固有频率和解耦率的计算时，往往需要确定各个悬置的弹性中心(也叫悬置硬点)。在设计开发过程中，每个工程师确定悬置的弹性中心的方法都不一样。本文对某前置后驱的车型的斜置式悬置系统进行比较分析，评估两种方法确定悬置弹性中心对动力总成悬置系统固有频率及解耦率的影响。耦合是指两个振动模态在某一振动模态下(或在某一广义坐标方向上)的振动输入，导致另一振动模态下(或另一广义坐标方向上)的响应。振动耦合不利于隔振，因为两个耦合振动的模态可能产生相互激励，导致振动放大，并使某些自由度的振动频带变宽，从而使隔振性能下降。使耦合分离称为解耦。解耦的目的是使各个自由度上(即各振动模态)的振动相对独立或分离，这样可对隔振效果不佳的自由度独立采取措施而不影响其他自由度方向上的有关性能。当各自由度独立后，可能产生共振的频率比存在耦合时要小，特别在激振能量大的方向上要保证解耦。在动力总成的悬置系统设计中，应尽可能解除动力总成刚体的6自由度之间的振动耦合，一方面便于减小可能激起共振响应的频带宽度，另一方面便于合理配置其固有振动频率，使激励频率远离共向、侧倾自由度之间的弹性耦合，又容易调整其弹性中心；既有利于使动力总成的最低阶刚体振动模态为以侧倾振动为主的模态，也便于动力总成一悬置系统的刚体模态频率与其他子系统固有频率之间的合理匹配，从而获得良好的综合隔振性能。动力总成质心坐标(整车坐标系)如表1所示，动力总成运动学参数(整车坐标系)如表2所示。各悬置的安装角度(参考整车坐标系，单位为o)和各悬置的刚度值分别如表3、表4所示。(1)方法A：以悬置橡胶与发动机侧支架的连接点为弹性中心。其中，两个发动机悬置的弹性中心为发动机侧支架上的螺栓与橡胶的连接处，变速器悬置的弹性中心为两个主簧的中心线交汇处。(2)方法B：以斜置式的悬置橡胶中心为弹性中心，两个发动机悬置的弹性中心为发动机悬置橡胶体的中心点，变速器悬置的弹性中心为两个主簧的中心线交汇处，如图2所示。两种方法确定的悬置弹性中心位置(整车坐标系)如表5所示。
5 动力总成悬置系统的固有频率及解耦率计算对两种方法确定悬置弹性中心的系统进行模态分析，计算悬置系统的固有频率及解耦率，结果如图3所示。(1)从频率角度来看，利用方法A确定悬置弹性中心时，悬置系统最高固有频率为23．76 Hz；利用方法B确定悬置弹性中心时，悬置系统最高固有频率为23．19 Hz，二者相差0．57 Hz。Bounce方向与Roll方向的频率分别相差0．214 Hz和0．367 Hz，可看出两种确定悬置弹性中心方法对悬置系统的固有频率影响不大。(2)从解耦率方面来看，由于发动机的激振力主要有垂直方向(bounce)和绕曲轴轴线旋转方向(roll)两种，因此，在设计计算过程中应尽量使这两个方向的振动耦合程度减小。从计算结果可看出，方法A确定的悬置弹性中心的系统在bounce方向和roll方向的解耦率高于方法B。综上所述，通过对两种方法确定的悬置弹性中心的悬置系统的固有频率及解耦率的对比分析，系统的固有频率受到的影响不大，但是发动机的激振力的两个主方向的解耦率有差别，因此需要对整车进行NVH性能测试，以评估哪种方法计算出来的数据更接近实际测试数据。作者单位：(上汽通用五菱汽车股份有限公司技术中心，柳州545007)免责申明：本公 众 号所载文章为本公 众 号原创或根据网络搜索编辑整理，文章版权归原作者所有。因转载众多，无法找到真正来源，如标错来源，或对于文中所使用的图片，资料，下载链接中所包含的软件，资料等，如有侵权，请跟我们联系协商或删除，谢谢！ 著作权归作者所有，欢迎分享，未经许可，不得转载
首次发布时间：2023-04-15
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