摘 要：在商用車(chē)，皮卡，輕重型客車(chē)及大型工程車(chē)輛上多采用縱置動(dòng)力總成，其扭矩質(zhì)量較大，且柴油車(chē)輛居多，工作過(guò)程較為粗暴，在工作過(guò)程中振動(dòng)較大，點(diǎn)熄火及扭矩突變的工況抖動(dòng)振幅及余振都極為明顯，是當(dāng)今車(chē)輛的一個(gè)亟待解決的問(wèn)題，文章主要以點(diǎn)熄火抖動(dòng)大作為出發(fā)點(diǎn)進(jìn)行問(wèn)題的分析歸納及優(yōu)化方向作為研究方向，提出了新型懸置的設(shè)計(jì)理念及其對(duì)應(yīng)的解耦結(jié)果對(duì)比分析及結(jié)論的驗(yàn)證，從而達(dá)到一個(gè)針對(duì)該問(wèn)題的解決方案及思路。
關(guān)鍵詞
：懸置系統(tǒng)；縱置；解耦計(jì)算；抗扭擺；Adams
在動(dòng)力總成懸置系統(tǒng)領(lǐng)域中，縱置發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)常較多的應(yīng)用在商用車(chē)，皮卡，輕重型客車(chē)及大型工程車(chē)輛上，以便獲得較為滿意的動(dòng)力輸出與幾何空間布置。因此縱置的動(dòng)力總成相對(duì)其他乘用車(chē)質(zhì)量及慣量較大，且需求的扭矩也相對(duì)較高，大多為柴油機(jī)，工作暴躁，匹配的變速器速比變化較大，常常會(huì)出現(xiàn)在較多工況下的抖動(dòng)與沖擊，直接造成駕駛員及乘客的明顯振感，尤其是在該類(lèi)型車(chē)輛點(diǎn)熄火大扭矩變化時(shí)尤為明顯，且余振較多。長(zhǎng)此以往對(duì)橡膠懸置及金屬骨架的壽命也都會(huì)產(chǎn)生危害，該問(wèn)題亟待解決。
1 傳統(tǒng)縱置動(dòng)力總成的懸置設(shè)計(jì)計(jì)算分析
1.1 實(shí)際車(chē)輛中影響車(chē)輛抖動(dòng)的因素分析
目前傳統(tǒng)縱置動(dòng)力總成的懸置結(jié)構(gòu)一般為發(fā)動(dòng)機(jī)左右懸置采用矩形懸置和變速器懸置的三點(diǎn)布置形式：根據(jù)不同車(chē)型的需要后懸置采用襯套吊裝式，或者剪切型懸置托舉式，作用都是大相徑庭的，本研究以襯套型為例，經(jīng)過(guò)針對(duì)多個(gè)縱置動(dòng)力總成項(xiàng)目的歸納與分析，對(duì)于車(chē)輛的抖動(dòng)問(wèn)題得出以下推論：
懸置的布置角度直接影響到懸置的解耦和剛度分解機(jī)懸置系統(tǒng)頻率的分布從而影響對(duì)總成抖動(dòng)（晃動(dòng)）頻次的抑制和大小
剛度設(shè)計(jì)影響的主要方面可以從靜剛度的支撐合理性及動(dòng)剛度的大小對(duì)
懸置曲線設(shè)計(jì)的不合理，導(dǎo)致的動(dòng)力總成晃動(dòng)量較大或者沖擊過(guò)大不能有效抑制。
1.2 傳統(tǒng)懸置結(jié)構(gòu)的計(jì)算仿真分析
對(duì)傳統(tǒng)懸置系統(tǒng)進(jìn)行振動(dòng)分析，本文采用Adams 建模分析方法對(duì)其展開(kāi)。
根據(jù)現(xiàn)有的動(dòng)力總成設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)硬點(diǎn)位置及設(shè)計(jì)參數(shù)，在Adams_View模塊下搭建動(dòng)力總成振動(dòng)分析動(dòng)力學(xué)模型。首先導(dǎo)入等效的動(dòng)力總成模型，建立相關(guān)硬點(diǎn)，使用Bushing 力單元代替懸置連接總成與大地建立6 自由度振動(dòng)分析模型，依據(jù)上述參數(shù)鍵入動(dòng)力總成和懸置襯套的信息，調(diào)整懸置布置角度，后利用Adams_Vibration 模塊進(jìn)行仿真。
2 抗扭結(jié)構(gòu)的縱置動(dòng)力總成懸置的設(shè)計(jì)計(jì)算分析
2.1 設(shè)計(jì)方向制定及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
根據(jù)之前對(duì)于動(dòng)力總成異常抖動(dòng)和振動(dòng)的引發(fā)因素的推論及模型仿真結(jié)果的分析得出，動(dòng)力總成Lateral 方向懸置剛度較低，經(jīng)分析主要是后懸置的該方向剛度較低導(dǎo)致動(dòng)力總成Lateral 模態(tài)9.54Hz，繞曲軸roll 的頻率較低只有5.64Hz，結(jié)合實(shí)際測(cè)試數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)重要的振動(dòng)出現(xiàn)在變速器尾部，與分析結(jié)論相符合，故接下來(lái)對(duì)變速器懸置進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，主要對(duì)其Y 向剛度進(jìn)行調(diào)整優(yōu)化設(shè)計(jì)，如下圖。
為了增加lateral 向的抑制能力，只有增加其向剛度，和更改設(shè)計(jì)曲線將線性區(qū)間變短來(lái)縮短總成的在點(diǎn)熄火扭矩超調(diào)時(shí)的位移量。利用現(xiàn)有襯套的結(jié)構(gòu)，其軸向（u 向）剛度較低但徑向（v 向）剛度較高，故將懸置襯套橫置，橫采用三個(gè)相同襯套聯(lián)合提供剛度，當(dāng)然在此結(jié)構(gòu)中適當(dāng)?shù)恼{(diào)整懸置襯套的布置角度可以增加抗扭的作用，同時(shí)將基于之前變速器懸置的主方向（整車(chē)Bounce 向）剛度進(jìn)行設(shè)計(jì)新懸置結(jié)構(gòu)，將剛度進(jìn)行拆分，由于靜剛度的降低，其對(duì)應(yīng)的橡膠硬度也會(huì)降低，動(dòng)靜比也會(huì)隨之降低，故動(dòng)剛度也會(huì)有明顯下降的趨勢(shì)。K 總sfz=240N/mm，K 總dyz=340N/mm，令K1sfZ/K2sfZ/K3sfZ 分別為：中心抗扭襯套GearBox_Mid，左抗扭襯套GearBox_LHM，右抗扭襯套GearBox_RHM 的靜剛度，且K 總sfz=K1sfZ+K2sfZ+K3sfZ= 240N/mm，令K1sfZ =80N/mm；K2sfZ=80N/mm；K3sfZ=80N/mm，當(dāng)剛度被分為若干個(gè)剛度并聯(lián)時(shí)，總設(shè)計(jì)剛度基本不變前提下。由于剛度的被分散，各個(gè)懸置在結(jié)構(gòu)，橡膠配方系列不變化的條件下，剛度降低，其硬度降低，根據(jù)項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)原剛度大致需要采用硬度60sh A，其動(dòng)靜比為1.7左右，而降低剛度以后硬度分別只需要44shA，隨即動(dòng)靜比將為1.2。將動(dòng)剛度降低后可以解決車(chē)身的安裝點(diǎn)動(dòng)剛度低的通病，改變車(chē)身跟懸置動(dòng)剛度的比值進(jìn)而加強(qiáng)隔振性能。
2.2 新抗扭懸置結(jié)構(gòu)的計(jì)算仿真分析
對(duì)新抗扭懸置系統(tǒng)進(jìn)行振動(dòng)分析仍采用Adams 建模分析方法對(duì)其展開(kāi)，保證分析的一致性。
設(shè)計(jì)計(jì)算輸入上發(fā)動(dòng)機(jī)左右懸置的設(shè)計(jì)參數(shù)變化，只有變速器懸置做參數(shù)調(diào)整如下：
Adams_View 模塊下搭建動(dòng)力總成振動(dòng)分析動(dòng)力學(xué)模型。如下圖
經(jīng)對(duì)比可以從兩個(gè)大方面得到如下結(jié)果。懸置系統(tǒng)的變速器懸置經(jīng)過(guò)重新設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)且剛度優(yōu)化后其Lateral 向剛度產(chǎn)生明顯提升，襯套的剛度曲線設(shè)計(jì)線性區(qū)間較短可以對(duì)其晃動(dòng)進(jìn)行有效地控制，優(yōu)化前和優(yōu)化后的結(jié)果如下，熄火抖動(dòng)lateral 向抑制較為明顯。
優(yōu)化后，其lateral 頻率有0.5Hz 的升高變化，roll 方向?yàn)橹饕较蚱漕l率提升較為明顯為1.5Hz 左右，整體的頻率間隔滿足設(shè)計(jì)要求。實(shí)車(chē)表現(xiàn)及客觀測(cè)試驗(yàn)證基本解決了其點(diǎn)熄火抖動(dòng)達(dá)到問(wèn)題，亦滿足其駕駛過(guò)程的晃動(dòng)現(xiàn)象。懸置系統(tǒng)解耦率有所提升，變速器懸置的動(dòng)剛度降低，均對(duì)懸置NVH有改善。
縱置動(dòng)力總成懸置系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)需要著重考慮變速器懸置的剛度匹配，尤其是Y 向剛度的設(shè)計(jì)合理性直接影響懸置的抖動(dòng)問(wèn)題。
新的抗扭懸置結(jié)構(gòu)可以有效的提升lateral 向剛度及頻率，有效的提升roll 頻率（主方向），進(jìn)而控制動(dòng)力總成的剛體模態(tài)，剛度的提升對(duì)變速點(diǎn)熄火時(shí)的抖動(dòng)控制也更加有效。
