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技术能力汽车动力总成悬置系统与主机厂同步开发汽车动力总成悬置与悬置系统设计（部分）2010年05月26日报告题目：上官文斌博士,教授/博导技术能力汽车动力总成悬置系统与主机厂同步开发汽车动力总成悬置系统功能(1)动力总成固有频率安排和解耦率的分布；（要求较小的刚度－静态/动态刚度）静态解耦/动态解耦(2)在汽车的一切行驶工况下，控制发动机位移；（要求较大的刚度－静态刚度,Motioncontrol）(3)衰减由于路面的激励或输出扭矩波动而导致发动机的振动；(要求较大的刚度和阻尼－动态刚度,Vibrationcontrol）(4)隔离发动机振动向车身或副车架的传递；（要求较小的刚度和阻尼－动态刚度）VibrationIsolation(5)满足一切疲劳特性的要求（悬置和支架）。技术能力汽车动力总成悬置系统与主机厂同步开发1.悬置的发展、结构特点与性能2.发动机悬置系统振动控制与隔振设计3.发动机悬置的设计与计算分析4.悬置支架的设计5.发动机悬置的性能实验6.发动机对整车振动与性能影响的测试7.与主机厂进行同步开发的案例技术能力汽车动力总成悬置系统与主机厂同步开发技术能力汽车动力总成悬置系统与主机厂同步开发•1.1悬置的性能评价指标•(1)静刚度（力～位移特性）•(2)动刚度，滞后角（阻尼系数)（动静比）低频、大振幅激励和高频、小振幅激励•(3)高频动态硬化的最低频率技术能力汽车动力总成悬置系统与主机厂同步开发刚度弹性物体抵御外力的能力刚度越大，同样的外力作用下，物体的变形越小。当刚度无穷大时，物体是理想状态的刚体。定义：使物体上某位置，特定方向上产生单位位移所需要的外力称为刚度xFk=工程常用单位：N/mm技术能力汽车动力总成悬置系统与主机厂同步开发汽车上常见的刚度线性静态N/mm悬架螺旋弹簧20～40排气管吊耳10～25下控制臂衬套~1000发动机悬置100～300白车身弯曲刚度~20,000技术能力汽车动力总成悬置系统与主机厂同步开发动刚度•物体抵御动态外力的能力•昀简单的动态外力tjeFFω0=技术能力汽车动力总成悬置系统与主机厂同步开发单自由度系统的动刚度该系统的静刚度是k系统时域动力学方程是：Fkxxcxm=++&&&假设方程的解是简谐运动：为复常数00xexxtjω=得到系统频域方程：002)(Fxkcjm=++−ωω技术能力汽车动力总成悬置系统与主机厂同步开发复刚度cjmkxFxFKdωω++−===200//¾复刚度是一个与频率有关的复数¾动刚度、滞后角222)()(cmkKdωω+−=¾动刚度与系统的质量，静刚度，阻尼有关¾当频率等于0时，动刚度等于静刚度))/((tan21mkcωωθ−=−技术能力汽车动力总成悬置系统与主机厂同步开发技术能力汽车动力总成悬置系统与主机厂同步开发技术能力汽车动力总成悬置系统与主机厂同步开发技术能力汽车动力总成悬置系统与主机厂同步开发1.2橡胶悬置标准的橡胶隔振元件楔形的悬置元件(1)橡胶同时承受压缩方向的载荷和剪切方向的载荷(2)可以通过调整橡胶的尺寸和角度而使的悬置在三个垂直的方向具有不同的刚度(3)中间的铁件起改变刚度的作用技术能力汽车动力总成悬置系统与主机厂同步开发衬套类型的发动机支承Body&CradleMounts技术能力汽车动力总成悬置系统与主机厂同步开发技术能力汽车动力总成悬置系统与主机厂同步开发技术能力汽车动力总成悬置系统与主机厂同步开发01020304050320330340350360370380动刚度(N/mm)频率(Hz)预载=1600N预载=2000N预载=2400N010203040502.02.53.03.54.0滞后角(Deg)频率(Hz)预载=1600N预载=2000N预载=2400N01020304050320330340350360370动刚度(N/mm)频率(Hz)A=1.0mmA=2.0mm010203040502.22.42.62.83.03.23.43.6滞后角(Deg)频率(Hz)A=1.0mmA=2.0mm预载(A=1mm)振幅(P=2000N)技术能力汽车动力总成悬置系统与主机厂同步开发预载(A=0.2mm)050100150200300350400450500动刚度(N/mm)频率(Hz)预载1600N预载2000N预载2400N050100150200234567滞后角(Deg)频率(Hz)预载1600N预载2000N预载2400N技术能力汽车动力总成悬置系统与主机厂同步开发1.3液阻悬置的结构型式a.粘弹阻尼悬置SiliconeAir由于其大阻尼，无法隔离小振幅的激励特点：在很宽的频率范围内都具有较大的阻尼，可以减少来自路面的冲击激励技术能力汽车动力总成悬置系统与主机厂同步开发液阻悬置的结构型式b.惯性通道型－液阻悬置第一代技术能力05010015020025030035040005101520253035404550频率(Hz)动刚度(N/mm)05101520253035滞后角(度)动刚度滞后角Damping技术能力05010015020025030035040001020304050频率(Hz)动刚度(N/mm)0102030405060708090滞后角(度)动刚度(N/mm)滞后角(度)Isolation技术能力Isolation!!技术能力汽车动力总成悬置系统与主机厂同步开发惯性通道－解耦盘型惯性通道－解耦膜型第二代液阻悬置的结构型式c.惯性通道－解耦盘（膜型）液阻悬置技术能力汽车动力总成悬置系统与主机厂同步开发01020304050300400500600700动刚度(N/mm)频率(Hz)预载=1600N预载=20000预载=2400N0102030405005101520253035滞后角(Deg)频率(Hz)预载=1600N预载=2000N预载=2400NA=1mm01020304050300400500600700动刚度(N/mm)频率(Hz)A=1.0mmA=2.0mm0102030405005101520253035滞后角(Deg)频率(Hz)A=1.0mmA=2.0mmP=2000N技术能力汽车动力总成悬置系统与主机厂同步开发050100150200600700800900100011001200动刚度(N/mm)频率(Hz)预载=1600N预载=2000N预载=2400N0501001502000510152025滞后角(Deg)频率(Hz)预载=1600N预载=2000N预载=2400N技术能力汽车动力总成悬置系统与主机厂同步开发05010015020030040050060070080090010001100动刚度(N/mm)频率(Hz)1.0mm0.2mm05010015020005101520253035滞后角(Deg)频率(Hz)1.0mm0.2mmP=2000N技术能力汽车动力总成悬置系统与主机厂同步开发（c:液阻悬置与橡胶主簧特性的比较）01020304050300350400450500550600650700动刚度(N/mm)频率(Hz)液阻悬置橡胶主簧01020304050051015202530滞后角(Deg)频率(Hz)液阻悬置橡胶主簧2000N1mm05010015020025002004006008001000120014001600动刚度(N/mm)频率(Hz)液阻悬置橡胶主簧05010015020001020304050滞后角(Deg)频率(Hz)液阻悬置橡胶主簧2000N0.2mm技术能力汽车动力总成悬置系统与主机厂同步开发2000N1mm2000N0.2mm01020304050300400500600700动刚度(N/mm)频率(Hz)液阻悬置1液阻悬置20102030405005101520253035滞后角(O)频率(Hz)液阻悬置1液阻悬置20501001502000250500750100012501500动刚度(N/mm)频率(Hz)液阻悬置1液阻悬置205010015020005101520253035滞后角(O)频率(Hz)液阻悬置1液阻悬置2技术能力汽车动力总成悬置系统与主机厂同步开发液阻悬置的结构型式d惯性通道－解耦盘－节流盘式液阻悬置第三代液阻悬置技术能力汽车动力总成悬置系统与主机厂同步开发惯性通道－解耦盘－节流盘式液阻悬置技术能力汽车动力总成悬置系统与主机厂同步开发技术能力汽车动力总成悬置系统与主机厂同步开发液阻悬置的结构型式液压衬套技术能力汽车动力总成悬置系统与主机厂同步开发液阻悬置的结构型式液压衬套用于动力总成扭转振动控制的液压衬套结构特点：类似于惯性通道型的液阻悬置，上液室为工作室，下液室为液体的密封室。由于体积较小，在其中加入解耦膜/板结构比较困难。可能的加入解耦膜结构的方案技术能力汽车动力总成悬置系统与主机厂同步开发用于悬架控制臂的液压衬套结构特点：在轴向方向提供大阻尼而在径向方向承受静态载荷；两个液室均提供刚度；滞后角出现峰值的频率与激振振幅相关。技术能力汽车动力总成悬置系统与主机厂同步开发技术能力汽车动力总成悬置系统与主机厂同步开发0204060801000100020003000400050006000动刚度/(N.mm-1)频率/Hz0.1mm0.4mm0.7mm1.0mm020406080100020406080100滞后角/O频率/Hz0.1mm0.4mm0.7mm1.0mm技术能力Isolation!!技术能力汽车动力总成悬置系统与主机厂同步开发半主动悬置:型式1仅仅是降低0～120Hz内的动刚度，其滞后角出现峰值的频率并不改变技术能力汽车动力总成悬置系统与主机厂同步开发多惯性通道型半主动悬置技术能力汽车动力总成悬置系统与主机厂同步开发技术能力汽车动力总成悬置系统与主机厂同步开发技术能力汽车动力总成悬置系统与主机厂同步开发特点：对被动式液阻悬置的惯性通道进行改进设计，加电极，在高压的作用下，惯性通道中液体的粘度可以在瞬间发生变化。特性的变化：从无阻尼到有阻尼可以在1ms内完成。缺点：性能不是很稳定，长时间使用以后，油液沉淀。磁流变半主动悬置:型式3技术能力汽车动力总成悬置系统与主机厂同步开发1.悬置的结构特点、性能与发展2.发动机悬置系统振动控制与隔振设计3.发动机悬置的设计与计算分析4.悬置支架设计5.发动机悬置的性能实验6.发动机对整车振动与性能影响的测试7.与主机厂进行同步开发的案例技术能力汽车动力总成悬置系统与主机厂同步开发2.发动机悬置系统振动控制与隔振设计2.1悬置系统布置的若干型式2.2建模2.3固有频率和解耦率的设定2.4动力总成的位移控制2.5动力总成的振动控制2.6动力总成的隔振设计技术能力汽车动力总成悬置系统与主机厂同步开发2.1悬置系统布置的若干型式2.1.1F-R式汽车动力总成悬置系统的布置2.1.2F-F式汽车动力总成悬置系统的布置(1)扭矩轴三点悬置系统(2)扭矩轴四点悬置系统(3)中心悬置系统(4)发动机纵置－前轮驱动型式动力总成悬置系统的布置技术能力汽车动力总成悬置系统与主机厂同步开发2.1.1F-R式汽车动力总成悬置系统的布置（1/4)4点悬置系统：前后悬置一般采用V型布置，且将前、后悬置的弹性中心布置在扭矩轴上。这样可以使动力总成在横向方向、垂直方向的振动和绕曲轴方向的扭转振动完全解耦。技术能力汽车动力总成悬置系统与主机厂同步开发2.1.1F-R式汽车动力总成悬置系统的布置(2/4)三点悬置系统：两个前悬置主要承受动力总成的重量，布置在动力总成质心的纵向位置附近。前悬置的弹性中心布置在扭矩轴上。后悬置一般为楔型的，并尽可能将后悬置布置在扭矩轴附近。技术能力汽车动力总成悬置系统与主机厂同步开发2.1.1F-R式汽车动力总成悬置系统的布置(3/4)乘用车动力总成的悬置系统，由于发动机仓的空间有限，一般采用3点悬置。并采用1～2个液阻悬置，而后悬置通常用楔型结构。例如，在MercedesCClass乘用车采用3点悬置。当两个前悬置为液阻悬置时，悬置系统在纵向