汽車動力懸置系統(tǒng)的案例
汽車動力總成懸置系統(tǒng)及懸置設(shè)計與實驗驗證
汽車動力總成懸置系統(tǒng)及懸置設(shè)計與實驗驗證
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FMEA在汽車發(fā)動機懸置設(shè)計中的應(yīng)用.pdf
NVH與汽車開發(fā)0.doc
NVH材料在汽車方面的應(yīng)用.part2.rar
展開 基于能量法解耦的汽車動力總成懸置系統(tǒng)優(yōu)化
【摘要】針對某皮卡車更換動力總成后，出現(xiàn)怠速工況下動力總成晃動較大的現(xiàn)象* 利用能量法
解耦的基本原理，并采用?@?$A 對該車動力總成懸置系統(tǒng)進行優(yōu)化設(shè)計，從而提高其隔振效率，降
低整車的振動。
關(guān)鍵詞：動力總成懸置系統(tǒng)Y 能量法解耦Y ?@?$AY 優(yōu)化
基于能量法解耦的汽車動力總成懸置系統(tǒng)優(yōu)化.pdf
增程式電動汽車動力系統(tǒng)及懸置解耦設(shè)計
增程式電動汽車動力系統(tǒng)及懸置解耦設(shè)計
無論是對于傳統(tǒng)燃油車輛還是純電動汽車、增程式電動車，動力總成都是其最重要的振動噪聲激勵源。為對其振動噪聲進行隔離設(shè)計，獲得整車更好的NVH性能，懸置系統(tǒng)及動力總成的設(shè)計匹配和解耦都非常重要，為其設(shè)計重點和難點。
1. 增程器-電驅(qū)動分開布置下的解耦設(shè)計
考慮到增程式電動汽車動力系統(tǒng)激勵源的復(fù)雜度較高，僅從動力總成激勵源及響應(yīng)特性的角度出發(fā)，推薦增程器（發(fā)動機+發(fā)電機）系統(tǒng)與驅(qū)動系統(tǒng)（電機+減速器+傳動軸）分開布置。其缺點為需要占用更多布置空間，需要設(shè)計兩套懸置減振系統(tǒng)，有可能需要付出更多的零部件重量、成本等；其優(yōu)點為大大降低了動力系統(tǒng)整體設(shè)計匹配難度，易于獲得更好的NVH性能，實現(xiàn)整車質(zhì)量分布的均勻性等。
增程器-電驅(qū)動分開布置后，電驅(qū)動系統(tǒng)懸置解耦設(shè)計可根據(jù)純電動車動力總成激勵源特點進行匹配開發(fā)。而對于增程器的懸置匹配和解耦設(shè)計，主要考慮增程器本身主要工作工況點與動力總成剛體模態(tài)的避頻，可根據(jù)傳統(tǒng)燃油車懸置設(shè)計理論進行匹配開發(fā)。
圖1 增程器-電驅(qū)動分開布置
2. 一體化增程器-電驅(qū)動系統(tǒng)的解耦設(shè)計
考慮到布置空間、重量、成本等因素，增程式電動車動力系統(tǒng)采用了較多一體化設(shè)計，即發(fā)動機+發(fā)電機+驅(qū)動電機+減速器+控制器一體化設(shè)計為一個動力系統(tǒng)，進行整體布置設(shè)計和優(yōu)化，并共用一套懸置系統(tǒng)。其缺點為集成度高帶來激勵頻率復(fù)雜，設(shè)計難度高，不易獲得較好的NVH性能。
圖2 一體化增程器-電驅(qū)動系統(tǒng)集成舉例
由于動力總成激勵的復(fù)雜性，懸置系統(tǒng)的設(shè)計及解耦非常重要，對增程式電動車整車NVH性能影響很大。
展開 純電動汽車動力懸置系統(tǒng)匹配要點
城市道路的路面不平度帶來的低頻隨機振動激勵，這一部分也屬于穩(wěn)態(tài)激勵，通過懸掛系統(tǒng)傳遞到車架、車身、動力總成和座椅，路面隨機振動激勵經(jīng)過懸架的衰減、過濾之后，其有效作用頻率范圍會進一步降低到5Hz 的范圍內(nèi)，且由于現(xiàn)階段的電動車主要用于城市交通，城市道路的路面不平度一般都比較很小，因此可以暫時不考慮這一部分激勵。但是在考慮動力總成受力極限工況時，路面所帶來的垂直方向的回彈或沖擊慣性力（瞬態(tài)激勵）需要包括在內(nèi)。因此對于純電動汽車，電機的扭矩波動遠低于發(fā)動機，而且主要出現(xiàn)在蠕行、加速、減速和制動工況，其頻率與發(fā)動機轉(zhuǎn)動階次也無明顯關(guān)聯(lián)。但電機的扭矩則明顯大于發(fā)動機。
所以懸置匹配優(yōu)化的著眼點則應(yīng)該是動力總成的扭矩，懸置系統(tǒng)首先應(yīng)具備足夠的抗扭限位能力，確保在大扭矩的作用下動力總成的位移量處于合理范圍，在此基礎(chǔ)上再考慮隔振性能。
因此，純電動汽車對懸置系統(tǒng)的隔振能力要求低于傳統(tǒng)燃油車，但對懸置系統(tǒng)抗扭限位能力的要求遠高于燃油車。基于這種考慮，工藝簡單、可靠性好能并且提供大剛度的橡膠懸置更適合電動汽車，液壓懸置反而不適用。要注意的是，提升懸置軟墊的剛度和限位能力并不意味著NVH性能的降低。相反，很多情況下懸置系統(tǒng)隔振能力差并不是因為懸置軟墊過于剛硬，而是因為懸置軟墊過于柔軟，在大扭矩作用下被壓死失去緩沖功能。例如，電機或者減速器的階次噪聲可能以結(jié)構(gòu)噪聲的形式，通過懸置系統(tǒng)傳遞到乘員艙內(nèi)。如果懸置軟墊太柔軟，很可能在全扭矩工況被壓死，從而加劇結(jié)構(gòu)噪聲的傳遞。一般建議在正向和反向最大扭矩下，每個懸置軟墊的變形量都控制在10mm以內(nèi)。
圖4 電機懸置布置示意
關(guān)于剛體模態(tài)解耦和模態(tài)頻率分布分析，對于燃油車一般都是將6階剛體模態(tài)頻率規(guī)劃在5-18Hz，并且繞曲軸轉(zhuǎn)動的模態(tài)頻率要小于發(fā)動機怠速激勵頻率的0.707。
展開 
基于Adams的電動汽車動力總成懸置系統(tǒng)分析與優(yōu)化設(shè)計
作者：張 珂
單位：陜西汽車控股集團有限公司
研究方向：車輛動力懸置設(shè)計
來源：汽車實用技術(shù)雜志社
引言
電動載貨汽車屬于新能源汽車，作為重要的物流運輸車輛，其在應(yīng)對城市環(huán)境污染、能源危機方面有著巨大的優(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)惠政策及運營成本低等特點使電動汽車越來越被人們接受，人們對電動汽車的舒適性也提出更高的要求。
電動載貨汽車的NVH性能主要取決于動力總成的振動、路面的激勵、駕駛室的激勵等，本篇文章主要從動力總成振動控制方面入手，利用Adams軟件優(yōu)化動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，從振動的產(chǎn)生的根源上優(yōu)化懸置設(shè)計。
1 電動載貨汽車優(yōu)化的基本目標
由于電動載貨汽車不使用傳統(tǒng)的燃油發(fā)動機，所以電動載貨車的動力總成振動情況不同于傳統(tǒng)的燃油車輛，理論上應(yīng)該把電機所有工作轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)產(chǎn)生的振動通過懸置系統(tǒng)加以阻隔，從而降低傳遞給汽車底盤和車身的振動，改善整車NVH性能。
展開 【技術(shù)貼】EXCITE Mount Layout工具在動力總成懸置設(shè)計上的應(yīng)用
1 前言
動力總成懸置系統(tǒng)作為動力總成和車身之間的隔振系統(tǒng)，其工作性能直接影響整車舒適性、平順性及 NVH性能。隨著汽車技術(shù)的發(fā)展和路況的不斷改善，動力總成成了汽車的最大振動源，為改善汽車的乘坐舒適性，懸置必須具有良好的隔振作用。如何選擇或設(shè)計合理的懸置也是汽車開發(fā)過程中的重點之一。EXCITE Mount Layout 工具作為懸置設(shè)計的專用工具，可為懸置設(shè)計開發(fā)提供極大便捷性。本期技術(shù)貼將給大家介紹EXCITE Mount Layout 在懸置開發(fā)過程中應(yīng)用。
眾所周知，汽車的懸置一方面固定和支撐動力總成，并在車輛行駛過程中限制由于車輛啟動、加減速或者路面顛簸等原因引起的動力總成位移，防止與其他部件碰撞，另一方面也起到隔振作用，將內(nèi)燃機的振動盡可能少的傳遞到車身，提高車輛的音振性能水平。從隔振角度而言，希望懸置越軟越好，以此將振動隔離到最小；而從支承和限位的角度來講，由于布置空間和結(jié)構(gòu)的限制，希望懸置越硬越好。所以在懸置系統(tǒng)設(shè)計時，就要平衡好兩者的關(guān)系，在盡可能隔振的基礎(chǔ)上，也要保證支撐和限位的功能。
2 建模簡介
由于動力總成懸置系統(tǒng)的固有頻率一般在 5~30Hz之間，而動力總成的彈性模態(tài)一般要大于60 Hz，也就是說在懸置系統(tǒng)固有頻率范圍之間，動力總成的振動只以剛體模態(tài)存在，在懸置概念設(shè)計過程中，動力總成考慮成剛性體，只需要考慮其質(zhì)量以及轉(zhuǎn)動慣量。EXCITE Mount Layout工具中，用戶可直接定義動力總成質(zhì)量以及轉(zhuǎn)動慣量信息。同時該工具也支持分別定義發(fā)動機以及變速箱質(zhì)量屬性以及空間位置，快速完成動力總成剛性體創(chuàng)建。
早期動力總成懸置方案選取過程中，合適的懸置個數(shù)與合理的位置直接關(guān)系到懸置的隔振效果，動力總成懸置個數(shù)與動力總成重量、尺寸、安裝方式以及發(fā)動機排量相關(guān)。汽車動力總成懸置系統(tǒng)多采用三點或四點支承。
展開 基于動力總成質(zhì)心位移及轉(zhuǎn)角控制的懸置系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計
參考文獻:
[1] 呂兆平能量法解耦在動力總成懸置系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計中的運用[J].汽車工程，2008（6）：523~526
[2]周冠南，蔣偉康等基于總傳遞力最小的發(fā)動機懸置系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計[J].振動與沖擊，2008（8）：56~58
[3] 謝展，于德介，李蓉.汽車發(fā)動機懸置系統(tǒng)的多目標穩(wěn)健優(yōu)化設(shè)計[J].汽車工程,2013(35)：893~897
[4] 趙艷杰，陳翀基于Matlab的動力總成懸置系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化設(shè)計[J].機械設(shè)計，2009,26(8):62~65
[5] 吳飛等，綜合考慮解耦率和隔振率的發(fā)動機懸置系統(tǒng)多目標優(yōu)化[J].汽車工程2013(35)：18~22
[6]胡朝輝．多材料一多零件規(guī)格組合結(jié)構(gòu)多目標優(yōu)化的應(yīng)用研究[J]．機械工程學(xué)報，2010，46(22)：111~116．
[7] 上官文斌,黃天平，徐馳，顧彥.汽車動力總成懸置系統(tǒng)振動控制設(shè)計計算方法研究[J].振動工程學(xué)報，2007，20（6）：577~582.
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展開 純電動轎車三電匹配研究
表6 優(yōu)化后的懸置安裝位置(與質(zhì)心距離/mm)
表7 優(yōu)化后的懸置三向靜剛度參數(shù)/(N?mm-1)
3.2 懸置非線性段剛度及拐點設(shè)計
根據(jù)質(zhì)心位移控制要求和懸置非線性剛度及拐點設(shè)計方法，在MATLAB 中進行編程，設(shè)計結(jié)果如表8所示。計算得到電動汽車動力總成懸置系統(tǒng)18工況下的動力總成質(zhì)心如表9 所示。從結(jié)果來看，該電動汽車位移均控制在設(shè)計目標范圍之內(nèi)，滿足設(shè)計要求。
4 結(jié)語
本文以某型電動汽車動力總成懸置系統(tǒng)為研究對象，建立了動力總成固有頻率、能量分布及質(zhì)心位移控制的設(shè)計要求，給出了各懸置線性段和非線性段剛度及剛度拐點、各懸置安裝位置的設(shè)計方法，應(yīng)用MATLAB/Isight 對系統(tǒng)進行設(shè)計計算，設(shè)計后的動力總成各參數(shù)均滿足設(shè)計要求。
表8 各懸置剛度和拐點設(shè)計結(jié)果
表9 設(shè)計后的動力總成質(zhì)心位移
展開 整車動力總成懸置系統(tǒng)NVH解決方案
整車動力總成懸置系統(tǒng)NVH解決方案
動力總成懸置系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計方法探討 ￥8.8
動力總成懸置系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計方法探討
基于ADAMS/View的動力總成懸置系統(tǒng)軟件開發(fā)
對于在ADAMS/View下進行懸置系統(tǒng)仿真與優(yōu)化軟件的二次開發(fā)，是相當(dāng)不錯的資料，分享給大家。
基于ADAMS.View的動力總成懸置系統(tǒng)仿真分析二次開發(fā).part2.rar
基于ADAMS.View的動力總成懸置系統(tǒng)仿真分析二次開發(fā).part1.rar
某汽車動力總成橡膠懸置疲勞計算
1 引言
動力總成懸置系統(tǒng)重要功能之一是動力總成支撐和定位的作用。根據(jù)整車空間及減振的需要，發(fā)動機被支撐在幾個懸置上，在發(fā)動機本身振動和外界作用力驅(qū)動下，發(fā)動機和底盤之間存在著相對運動。因此懸置系統(tǒng)具有控制發(fā)動機相對運動和位移的功能，使發(fā)動機始終保持在相對穩(wěn)定和正確的位置上，而不能讓發(fā)動機在各方向運動中與底盤、車身上的零件產(chǎn)生干涉和觸碰。對于懸置系統(tǒng)而言，其疲勞性能的好壞對整車性能影響極大，越來越受到人們的關(guān)注。橡膠懸置的疲勞破壞形式以橡膠主簧失效居多，因此橡膠主簧的疲勞對整個懸置系統(tǒng)的壽命起著決定性的作用。今年來隨著有限元技術(shù)的不斷成熟，用有限元法來分析橡膠材料的疲勞破壞被各國學(xué)者廣泛采用。某動力總成橡膠懸置在臺架疲勞中出現(xiàn)橡膠主簧斷裂現(xiàn)象，如圖1 所示。由圖可知，橡膠主簧斷裂處位于主簧下側(cè)圓角處。此懸置臺架疲勞要求在特定的疲勞工況及特定的試驗頻率下，橡膠主簧40 萬次不出現(xiàn)裂紋，但是試驗懸置在27 萬次時失效，出現(xiàn)橡膠主簧斷裂現(xiàn)象。
圖1 失效橡膠懸置疲勞斷裂示意圖
針對此問題，首先采用ABAQUS 對失效懸置進行剛度與應(yīng)變進行分析，找出失效懸置主簧斷裂與有限元計算結(jié)果之間的一致性；然后根據(jù)失效懸置與計算結(jié)果對原懸置重新進行結(jié)構(gòu)設(shè)計，并利用ABAQUS 預(yù)測新結(jié)構(gòu)懸置的應(yīng)變與疲勞特性；最后通過臺架疲勞試驗驗證此懸置的實際壽命。
2 失效懸置有限元分析
2.1 模型描述
此懸置為某汽車動力總成前懸置，懸置外管與動力總成側(cè)支架固連接，懸置芯子與車身側(cè)支架固連接，如圖2 所示。
展開 電動汽車電機總成懸置系統(tǒng)仿真分析及優(yōu)化
２）改變電機的懸置位置和剛度
改變電機的懸置位置，電機懸置點的坐標同表 ３。同時，減小電機的懸置剛度。懸置剛度降低后，系統(tǒng)的固有頻率減小，有利于隔振。原結(jié)構(gòu)電機懸置系統(tǒng)在 x、 y、 z ３ 個方向的剛度分別為 ９０、１００、４９５ Ｎ／ｍｍ，改進后電機懸置系統(tǒng)在 x、y、z ３ 個方向的剛度分別為 ９０、９０、４００ Ｎ／ｍｍ。電機懸置系統(tǒng)的固有頻率和解耦率如表 ５ 所示。
由表 ５ 可知：電機懸置系統(tǒng)在 ６ 個方向的固有頻率相對于只改變電機的懸置位置有所降低，有利于提高懸置系統(tǒng)的隔振率，各個方向固有頻率的間隔也都大于 １ Ｈｚ，可以避免頻率太近而造成振動耦合。除了沿 z 軸方向的平動，其他方向固有頻率的能量解耦率也較只改變系統(tǒng)的懸置位置時高。仿真表明，同時改變電機的懸置位置和剛度［１７］，優(yōu)化效果好于只改變電機的懸置位置。
５ 電機總成位移及轉(zhuǎn)角校核
參考美國通用汽車公司針對傳統(tǒng)燃油汽車擬定的懸置系統(tǒng) ２８ 種工況計算規(guī)范［１８］
，制定電動車輛動力總成懸置系統(tǒng) １６ 種工況計算規(guī)范表，對動力總成質(zhì)心的位移和轉(zhuǎn)角進行校核。再根據(jù)動力總成質(zhì)心的位移及轉(zhuǎn)角，分析動力總成的包絡(luò)面，檢查動力總成與其附近零部件的干涉情況。工況表格內(nèi)容和計算結(jié)果較多，這里只列出動力總成質(zhì)心在 x、y、z 軸方向的最大位移 lx、ly、lz，以及繞 x、y、z 軸方向轉(zhuǎn)動的最大轉(zhuǎn)角 α、β、Γ，如表 ６ 所示。
從表 ６ 可以看出，在 １６ 種工況下，只改變電機的懸置位置與同時改變電機的懸置位置和懸置剛度兩種方案電機質(zhì)心的最大位移和轉(zhuǎn)角均小于原結(jié)構(gòu)，說明動力總成與其附近零部件不會發(fā)生涉，滿足設(shè)計要求。
展開 基于SimSolid對汽車動力總成懸置支臂的靜力與模態(tài)分析
SimSolid軟件在計算后，偶爾會出現(xiàn)無結(jié)果的現(xiàn)象，需要再次提交計算才能讀出結(jié)果，尚不知是軟件原因還是操作原因?qū)е拢?【附件】
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基于SimSolid對汽車動力總成懸置支臂的靜力與模態(tài)分析.pdf
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動力總成懸置系統(tǒng)設(shè)計中的坐標系定義及解耦坐標系討論
因此動力總成質(zhì)心坐標系下，需要重點考察有慣性力、慣性力矩存在的方向上的解耦情況。
3、TRA坐標系下得解耦分析
參考TRA坐標系，更多的考慮傾覆力矩波動對隔振性能的影響。 如果動力總成前置后驅(qū)左右懸置布置成V型或者中置后驅(qū)車型如以前五菱之光、長安之星的動力總成布置與水平面成50°夾角的情況下，最好是能做一下TRA坐標系下得解耦校核。重點要考察繞TRA軸的解耦情況。
圖5 與水平面成50°布置的發(fā)動機
三、參考不同解耦坐標系的問題
1、原則上：解耦應(yīng)參照激振力的方向進行解耦。比如水平方向存在激振力，應(yīng)確保水平方向的模態(tài)是解耦的。
2、但對于動力總成懸置系統(tǒng)來說，傾覆力矩波動引起的振動繞TRA方向。TRA坐標系的另外兩個軸一般不與任何一個水平坐標系平行。
3、因此，解耦僅參考一個坐標系似乎都不合理。
4、現(xiàn)今TRA軸是自由狀態(tài)無約束下的TRA軸，動力總成懸置系統(tǒng)TRA軸實際上應(yīng)為約束TRA軸。
四、不同工況下解耦參考坐標系的適用情況
1、 怠速下，理論上參考TRA坐標系更好，但還需考慮發(fā)動機的缸數(shù)所帶來的激振力的方向。
2、 高轉(zhuǎn)速下，參考動力總成質(zhì)心坐標系或整車坐標系更好（依據(jù)動力總成布置傾斜程度而由不同的考慮）。
3、 路面或輪胎激勵下，則參考整車坐標系更好。
4、 在低頻0-50HZ時，路面激勵和傾覆力矩波動對振動影響較大，慣性力/慣性力矩對振動影響較小。因此低頻范圍需重點關(guān)注整車坐標系和TRA軸坐標系下的解耦
5、 當(dāng)轉(zhuǎn)速上升至一定范圍，慣性力/慣性力矩會顯著增大，但對應(yīng)的頻率與懸置系統(tǒng)固有頻率相比已有足夠大的隔振空間。因此可以不考慮動力總成質(zhì)心坐標系下的解耦情況。
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