作者：張 珂

單位：陜西汽車控股集團(tuán)有限公司

研究方向：車輛動(dòng)力懸置設(shè)計(jì)

來源：汽車實(shí)用技術(shù)雜志社

引言

電動(dòng)載貨汽車屬于新能源汽車，作為重要的物流運(yùn)輸車輛，其在應(yīng)對城市環(huán)境污染、能源危機(jī)方面有著巨大的優(yōu)勢，由于物流行業(yè)的快速發(fā)展，城市和城郊對電動(dòng)輕卡的需求量日益增長。加之國家對新能源汽車的的優(yōu)惠政策及運(yùn)營成本低等特點(diǎn)使電動(dòng)汽車越來越被人們接受，人們對電動(dòng)汽車的舒適性也提出更高的要求。

電動(dòng)載貨汽車的NVH性能主要取決于動(dòng)力總成的振動(dòng)、路面的激勵(lì)、駕駛室的激勵(lì)等，本篇文章主要從動(dòng)力總成振動(dòng)控制方面入手，利用Adams軟件優(yōu)化動(dòng)力總成懸置剛體模態(tài)，分析影響車輛行駛品質(zhì)的相關(guān)因素，從振動(dòng)的產(chǎn)生的根源上優(yōu)化懸置設(shè)計(jì)。

1 電動(dòng)載貨汽車優(yōu)化的基本目標(biāo)

由于電動(dòng)載貨汽車不使用傳統(tǒng)的燃油發(fā)動(dòng)機(jī)，所以電動(dòng)載貨車的動(dòng)力總成振動(dòng)情況不同于傳統(tǒng)的燃油車輛，理論上應(yīng)該把電機(jī)所有工作轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)產(chǎn)生的振動(dòng)通過懸置系統(tǒng)加以阻隔，從而降低傳遞給汽車底盤和車身的振動(dòng)，改善整車NVH性能。

懸置性能優(yōu)化主要是通過Adams軟件進(jìn)行仿真運(yùn)算和優(yōu)化使得動(dòng)力總成前六階模態(tài)分布合理并解耦，一般要達(dá)到如下兩點(diǎn)：

（1）懸置系統(tǒng)的振動(dòng)能量分布間隔大于1HZ；

（2）系統(tǒng)的前6階振型的能量解耦達(dá)到80%；

（3）前六階頻率盡可能避開電動(dòng)汽車車速激勵(lì)頻率和傳動(dòng)軸的二階頻率

2 某款電動(dòng)載貨車動(dòng)力總成懸置兩種布置形式

目前市場上常見的電動(dòng)車動(dòng)力懸置系統(tǒng)，有三點(diǎn)懸置也有四點(diǎn)懸置，各主機(jī)廠家根據(jù)自己的總體布置和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的自身特點(diǎn)設(shè)計(jì)出不同的動(dòng)力總成懸置，某款商用車設(shè)計(jì)的方案有兩種，第一種方案（如圖1）是目前的在用方案，第二種方案（如圖2）為新設(shè)計(jì)的方案。                                                

3 動(dòng)力總成剛體模態(tài)解耦分析

依照動(dòng)力線的布置角度，動(dòng)力總成的質(zhì)心位置，懸置軟墊連接的硬點(diǎn)位置和六方向轉(zhuǎn)動(dòng)慣量在Adams中建立簡化三維模型。

在Adams軟件里面設(shè)置好各個(gè)約束點(diǎn)，用Force→bushing建立四個(gè)懸置橡膠軟墊，其三向初始剛度約為：X/Y向設(shè)置300N/mm；Z向設(shè)置1500N/mm,并依選擇Plugins→test→VibrationAnalysis建立腳本文件，對動(dòng)力總成懸置系統(tǒng)前六階模態(tài)進(jìn)行解耦仿真[3]。仿真結(jié)果如下表1、表2。

對比結(jié)論：兩種方案的各方向的解耦率較好，均大于80％，原方案X向的平動(dòng)和Y向的平動(dòng)模態(tài)頻率間隔0.01HZ,不滿足設(shè)計(jì)要求（前六階頻率間隔大于1HZ）,新方案的頻率間隔滿足要求。

2.3動(dòng)力總成懸置剛度優(yōu)化

本文參數(shù)化優(yōu)化是將幾個(gè)懸置的剛度設(shè)置成變量，將解耦值設(shè)置成優(yōu)化目標(biāo)[4]，通過變量的變化，找出最優(yōu)的一組剛度值，但是在采用此方法參數(shù)化優(yōu)化的時(shí)候，變量不宜太多，否則會(huì)有成百上千組優(yōu)化組合，仿真速度特別的慢。

目前對新方案（三點(diǎn)懸置）的剛度進(jìn)行優(yōu)化，將懸置軟墊的X、Y向的剛度設(shè)置為常數(shù)(300N/mm)、僅對Z向剛度設(shè)置為變量，各向解耦目標(biāo)值設(shè)置為大于80％進(jìn)行優(yōu)化，在ADAMS軟件環(huán)境中進(jìn)行優(yōu)化，得到以下幾組典型值，如表3。

3.4由車速引起頻率激勵(lì)分析運(yùn)行仿真時(shí)，發(fā)現(xiàn)Z向剛度從600N/mm向2000N/mm變化時(shí)各向最低的解耦率是逐步降低的，但是都是大于80％的。

電動(dòng)載貨汽車實(shí)際運(yùn)行過程中的頻率激勵(lì)有很大成度主要是由于車速的變化引起的，其本質(zhì)是輪胎的轉(zhuǎn)動(dòng)頻率和傳動(dòng)軸的二階頻率。

車速引起的激勵(lì)與輪胎參數(shù)密切相關(guān)，我們所選輪胎規(guī)格為7.00R16，滾動(dòng)半徑為r=376.393mm，滾動(dòng)周長s=2364.95mm，驅(qū)動(dòng)橋速比為i=4.33，推算相關(guān)激振頻率如右表4：

常用車速引起的傳動(dòng)軸二階頻率都在在40.7HZ以上，而橡膠軟墊的Z向剛度在600—750N/mm時(shí)，新方案剛體模態(tài)前6階頻率都低于40HZ,原狀態(tài)的剛體模態(tài)前六階頻率仍出現(xiàn)大于40HZ的值，顯然新方案的模態(tài)分析結(jié)果更具有優(yōu)勢可以有效的避免有傳動(dòng)軸二階頻率引起的共振。電動(dòng)載貨車車通常都是在鋪裝路面行駛的，據(jù)調(diào)查，常用車速一般都在40—70km/h（高速工況可能會(huì)達(dá)到90km/h），輪胎的激勵(lì)頻率都比較低，基本都在11HZ以下。不管是原方案還是新方案，動(dòng)力總成懸置剛體模態(tài)的最低頻率都大于11HZ,輪胎的激勵(lì)不會(huì)引起動(dòng)力總成的共振。

4 動(dòng)力總成懸置優(yōu)化結(jié)論

通過以上分析和優(yōu)化，新方案（三點(diǎn)懸置）為本次動(dòng)力總成懸置最佳布置方案，墊剛度建議取值X/Y向：300N/mm； Z向取600—750N/mm；這樣新方案在解耦率方面是可以很好的滿足要求的（六方向解耦率均大于80％），，且前六階頻率間隔大于1HZ，同時(shí)避開了常用車速下傳動(dòng)軸的二階頻率和輪胎激勵(lì)，有利于整車NVH性能的改善。

5 結(jié)束語

經(jīng)過以上分析，我們對不同形式動(dòng)力懸置系統(tǒng)的剛體模態(tài)和能量解耦分析，并且通過Adams軟件的懸置系統(tǒng)仿真和解耦計(jì)算，掌握了動(dòng)力總成懸置系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路及關(guān)鍵點(diǎn)，為各類變型車設(shè)計(jì)及新車型開發(fā)提供了理論依據(jù)和設(shè)計(jì)參考。