动力总成悬置的非线性刚度曲线设计

悬置的静态刚度曲线描述了在指定负载（力）范围内悬置的位移变化，有线性段和非线性段的区别。曲线的线性段刚度是由悬置的主簧结构决定，线性段的长度由主簧与撞块之间的间隙距离决定，而非线性段长度则与硬限位的距离有关(见图1)。撞块和限位距离的大小与悬置的耐久性能密切相关。

图1 悬置结构图

  非线性刚度曲线表现在2D图形上，X轴表示位移Disp[mm]，Y轴表示负载Load[N]。 悬置每个弹性主轴方向（即X，Y，Z）都有一条曲线，见图2。

图2 非线性刚度曲线示例

非线形刚度曲线的设计考虑

   非线形刚度曲线的设计应考虑下列要求(见图3)：

区域1：怠速时起到低频隔振作用，此区间动力总成悬置系统主要受一稳态转矩脉冲，子系统主要任务是隔振。

区域2：对节气门全开时起到高频隔振及控制。此时动力总成悬置子系统主要受一稳态转矩脉冲，子系统主要任务是隔振，次要任务是控制。

区域3：对极限工况的控制及负载的管理；此时动力总成悬置系统主要受极限转矩，控制动力总成运动范围变为主要任务。

图3悬置转矩-转角关系曲线

合理的悬置非线性刚度曲线应能既保证悬置系统具有较好的隔振性能，同时又能在运动幅度较大的工况下抑制动力总成的过量位移。

给出动力总成在六个自由度上的位移及转角限制要求(见表1),就是为了确保动力总成在极限工况下不至于与周边零件干涉,是非线性刚度设计时硬限位设计要考虑的。

表1 动力总成运动空间限制

非线性刚度曲线设计原则

   对于扭矩载荷方向的非线性刚度，在设计之初就要确定线性段长度，硬限位距离。不同档位扭矩载荷下落在非线性刚度曲线的哪一个区域,都是悬置系统设计初始就要考虑的问题(见图4)。

按照GMW14116的说法，悬置系统非线性刚度设计需遵循以下原则：

1、每个悬置的限位刚度都不宜过大，防止出现高负载下异常噪声及振动问题。

2、尽量同时使两个以上悬置参与限位，防止单个悬置限位时负载过大。

3、避免金属与金属之间的限位设计,因此需要包胶。

4、线性段：冷机怠速、暖机怠速、高挡（IV挡之上）WOT(全油门前进)。

5、过渡段：II、III挡WOT，侧向约1g，纵向约1g，垂向上跳约1.5g或2g（除1g重力），垂向下跳约1g（除1g重力）。

6、硬限位：各个方向的极限工况，根据GMW14116中28载荷工况可知,动力总成前后运动的极限工况为11g,垂向为5g，侧向为3g。

图 4各工况在非线性刚度曲线上的标注

   具体的更进一步的详细内容建议参考我在《汽车工程》杂志上发表的论文《汽车动力总成悬置系统非线性刚度曲线设计计算方法》。