汽車懸置設(shè)計分析的案例
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
汽車動力總成懸置系統(tǒng)及懸置設(shè)計與實驗驗證.pdf
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FMEA在汽車發(fā)動機懸置設(shè)計中的應(yīng)用.pdf
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NVH材料在汽車方面的應(yīng)用.part2.rar
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
4 動力總成懸置優(yōu)化結(jié)論
通過以上分析和優(yōu)化，新方案（三點懸置）為本次動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，同時避開了常用車速下傳動軸的二階頻率和輪胎激勵，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)仿真和解耦計算，掌握了動力總成懸置系統(tǒng)的設(shè)計思路及關(guān)鍵點，為各類變型車設(shè)計及新車型開發(fā)提供了理論依據(jù)和設(shè)計參考。
展開 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(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)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 電動汽車電機總成懸置系統(tǒng)仿真分析及優(yōu)化
摘要
：為了對電動汽車電機懸置系統(tǒng)的固有特性進(jìn)行分析，利用 ＡＤＡＭＳ 建立電機懸置系統(tǒng)六自由度仿真模型，計算電機總成懸置系統(tǒng)的固有頻率和能量解耦率，得出懸置系統(tǒng)各階固有頻率均大于內(nèi)燃機汽車，且繞電機軸線方向振動的固有頻率遠(yuǎn)大于內(nèi)燃機汽車，整車豎直方向和俯仰方向存在嚴(yán)重的振動耦合。通過改變電機的懸置位置和剛度對電機懸置系統(tǒng)進(jìn)行仿真優(yōu)化。優(yōu)化結(jié)果表明：通過改變電機的懸置位置和剛度，可以使懸置系統(tǒng)的固有頻率分布更加合理，能量解耦率得到提高。
關(guān)鍵詞
：電動汽車；電機懸置系統(tǒng)；ＡＤＡＭＳ；仿真
全球能源危機、環(huán)境污染問題日益嚴(yán)重，純電動汽車作為新能源汽車的一個重要方向，符合國家節(jié)能環(huán)保的發(fā)展趨勢，國內(nèi)諸多汽車制造廠和研究機構(gòu)對電動汽車進(jìn)行了深入研究［１］
。電動汽車與傳統(tǒng)內(nèi)燃機汽車的振動噪聲源差別較大。傳統(tǒng)內(nèi)燃機汽車的噪聲主要來源于發(fā)動機噪聲、進(jìn)排氣噪聲、散熱風(fēng)扇噪聲、傳動系統(tǒng)噪聲、路面輪胎噪聲、車身振動噪聲和風(fēng)噪聲［２］。電動汽車由于沒有發(fā)動機噪聲和進(jìn)排氣噪聲這兩大主要噪聲，其噪聲比內(nèi)燃機汽車噪聲在一般工況下減小很多［３］，但由于電動汽車驅(qū)動電機的特殊性，在加速時電機會產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩波動，并且瞬時轉(zhuǎn)矩沖擊較大［４-６］，這些振動和沖擊會傳給車架，引起
車內(nèi)振動噪聲和部件的疲勞破壞，此時噪聲比內(nèi)燃機汽車噪聲要大。
牽引電機通過懸置系統(tǒng)安裝在汽車車架上，懸置系統(tǒng)支撐電機的重量，對動力總成與車架間的振動起雙向隔離作用［７-９］。驅(qū)動電機在工作過程中，在懸置系統(tǒng)某一個自由度方向作用變化的激振力，并引起該方向的振動時，導(dǎo)致其他自由度方向的振動，出現(xiàn)耦合振動。由于耦合振動擴大了振動頻率的范圍，為了達(dá)到相同程度的隔離效果，懸置必須要更軟，從而使得穩(wěn)定性降低。因此，需要對懸置系統(tǒng)進(jìn)行解耦優(yōu)化。
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
汽車動力總成懸置設(shè)計中，對懸置金屬支架的強度和模態(tài)分析非常重要，CAE分析的準(zhǔn)確與否，會直接影響到懸置的可靠性和NVH性能。本文針對某車型的左懸置支臂，使用SimSolid軟件對其進(jìn)行靜力與模態(tài)分析，并與OptiStruct和Abaqus軟件的分析結(jié)果進(jìn)行對比。本文所做分析僅用于對CAE分析軟件的學(xué)習(xí)和交流。文中圖片不夠清晰的話，可以下載文末PDF原文檔觀看。
懸置支臂一端連接變速器，另一端連接接懸置的橡膠軟墊。汽車在各種工況下行駛時，懸置托臂會受到各個方向的力。本文主要為了驗證SimSolid軟件的實用性與準(zhǔn)確性，故下面僅針對+Z、-Z、+X、-X四個方向各施加8000N的載荷，并對托臂進(jìn)行簡單的對地模態(tài)分析。
將變速器側(cè)簡化為三個管柱，與支臂、螺栓（M12）一起導(dǎo)入SimSolid軟件，建立分析模型。其中支臂材料為鋁，其余為鐵，材料參數(shù)未設(shè)置塑形曲線。具體如下圖所示：
1. +Z向工況計算
首先，將模型使用傳統(tǒng)CAE軟件計算，以供參考。驗證模型一般先從位移開始，如下圖所示，OptiStruct計算結(jié)果逐漸收斂，收斂結(jié)果與SimSolid基本吻合，相差3%左右。
注：以單元尺寸1mm模型為例，支臂節(jié)點數(shù)量約24萬；如果將1mm單元轉(zhuǎn)化為二階單元，節(jié)點數(shù)量將超過170萬。因硬件和時間限制，本次驗證暫時沒有進(jìn)一步細(xì)化模型。
將各種網(wǎng)格尺寸的模型分別使用OptiStruct、Abaqus進(jìn)行計算，應(yīng)力計算結(jié)果如下：
注：1. 由于材料是鑄鋁，結(jié)果查看最大主應(yīng)力；
2. 兩個軟件結(jié)果均用Hyperview讀取，使用Advanced平均方式；
3. 二階單元Use corner data；
4.
展開 頻響分析在發(fā)動機懸置設(shè)計中的應(yīng)用研究
介紹汽車發(fā)動機懸置動態(tài)特性的重要性，提出用加速度頻響函數(shù)分析動態(tài)特性的方法，并建立了相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型。以國產(chǎn)某款車為例，對發(fā)動機左右懸置進(jìn)行了加速度傳遞函數(shù)響應(yīng)分析，指出了設(shè)計中存在的問題，并提出修改方案，修改后的動態(tài)性能明顯改善。
113-頻響分析在發(fā)動機懸置設(shè)計中的應(yīng)用研究.pdf
汽車懸置系統(tǒng)分析之ADAMS計算解耦模態(tài)
；
2、我們需要創(chuàng)建動力總成的簡易模型，并且設(shè)置質(zhì)心坐標(biāo)以及動力總成轉(zhuǎn)動慣量和重量；（注意重量單位）
3.根據(jù)懸置彈性中心坐標(biāo)進(jìn)行設(shè)置：（記得重命名，免得忘記哪個是哪個）
4、在彈性中心位置添加bushing，將懸置剛度添加進(jìn)去。
5、分析計算（進(jìn)行能量解耦和剛體模態(tài)的分析）并且查看我們分析所得到的結(jié)果！
根據(jù)分析結(jié)果考慮是否調(diào)整。
以上就是bushing進(jìn)行設(shè)置分析懸置模態(tài)解耦的方法；
當(dāng)然后面我們還有動力總成位移轉(zhuǎn)、轉(zhuǎn)角、以及懸置位移和載荷的設(shè)置和分析，
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Adams 動力學(xué)分析 懸置系統(tǒng)分析計算 解耦頻率載荷
第一章：懸置系統(tǒng)課程簡單介紹
第二章：懸置系統(tǒng)的解耦與頻率的計算分析方法一
第三章：懸置系統(tǒng)的解耦與頻率的計算分析方法二（個人更喜歡第二種，軸套力分析方法）
第四章：懸置系統(tǒng)的動力總成位移轉(zhuǎn)角以及懸置位移和載荷計算分析方法
展開 某新型動力總成抗扭懸置設(shè)計及仿真分析
1 傳統(tǒng)縱置動力總成的懸置設(shè)計計算分析
1.1 實際車輛中影響車輛抖動的因素分析
目前傳統(tǒng)縱置動力總成的懸置結(jié)構(gòu)一般為發(fā)動機左右懸置采用矩形懸置和變速器懸置的三點布置形式：根據(jù)不同車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)過針對多個縱置動力總成項目的歸納與分析，對于車輛的抖動問題得出以下推論：
a.布置角度：
懸置的布置角度直接影響到懸置的解耦和剛度分解機懸置系統(tǒng)頻率的分布從而影響對總成抖動（晃動）頻次的抑制和大小
b.設(shè)計剛度：
剛度設(shè)計影響的主要方面可以從靜剛度的支撐合理性及動剛度的大小對
c.懸置曲線：
懸置曲線設(shè)計的不合理，導(dǎo)致的動力總成晃動量較大或者沖擊過大不能有效抑制。
1.2 傳統(tǒng)懸置結(jié)構(gòu)的計算仿真分析
對傳統(tǒng)懸置系統(tǒng)進(jìn)行振動分析，本文采用Adams 建模分析方法對其展開。
設(shè)計計算輸入：
根據(jù)現(xiàn)有的動力總成設(shè)計數(shù)據(jù)硬點位置及設(shè)計參數(shù)，在Adams_View模塊下搭建動力總成振動分析動力學(xué)模型。首先導(dǎo)入等效的動力總成模型，建立相關(guān)硬點，使用Bushing 力單元代替懸置連接總成與大地建立6 自由度振動分析模型，依據(jù)上述參數(shù)鍵入動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。
展開 基于整車NVH性能要求的懸置系統(tǒng)設(shè)計分析案例
目前國內(nèi)做懸置設(shè)計的大都參照GM的標(biāo)準(zhǔn)，大部分做解耦分析，做做工況計算！然后校核一下懸置零件的模態(tài)、剛度強度以及仿真分析橡膠結(jié)構(gòu)件的剛度，再進(jìn)一步的要求就必須主機廠去提了，比如做做系統(tǒng)的敏感性穩(wěn)健性，優(yōu)化一下總傳遞力或者動反力的。再有就是基于動力總成質(zhì)心位移最小的優(yōu)化等等，但從整車的NVH性能直接去做要求的很少。
而近期看了一份日系車的懸置系統(tǒng)分析報告，覺得比較有新意，它是這樣提要求的：
提了如下4個要求，1）怠速振動（地板）；2）加速轟鳴和地板振動；3）Engine Shake；4）動力總成最大轉(zhuǎn)角。
一般國內(nèi)對3）Engine shake要求不多，但我們具體調(diào)試的時候經(jīng)常會去試這個工況，看是否還有過坎余震。
它這個最大的特點，把設(shè)定的目標(biāo)計算出來，這個需要比較確定的傳遞函數(shù)（比如NTF、VTF這些），有了這些，再有了發(fā)動機的激振力，就可以做計算了。
目前很多主機廠在項目開發(fā)階段已經(jīng)具備獲取發(fā)動機激振力以及計算獲取車身NTF和VTF的能力，其實完全可以按日系車那樣進(jìn)行計算了。以下把鈴木某款車型的一份懸置計算報告共享出來供大家參考。分析報告內(nèi)容來自華南理工大學(xué)上官老師。
。
汽車NVH云講堂
發(fā)布汽車NVH行業(yè)專家原創(chuàng)PPT，以懸置系統(tǒng)NVH為主，兼顧動力總成NVH,變速器NVH，進(jìn)排氣NVH，聲學(xué)包及密封NVH，車身NVH，風(fēng)噪NVH，胎噪NVH，空調(diào)NVH，新能源NVH，懸架NVH,轉(zhuǎn)向NVH等。
展開 純電動汽車動力總成懸置支架主動端拓?fù)鋬?yōu)化分析
純電動汽車動力總成懸置支架主動端拓?fù)鋬?yōu)化.pptx
對某純電動汽車動力總成懸置主動端進(jìn)行拓?fù)鋬?yōu)化，找出材料最優(yōu)分布空間，為輕量化提供參考。
通過不同的優(yōu)化控制條件進(jìn)行不同程度的拓?fù)溆嬎恪?目標(biāo)函數(shù)：最小應(yīng)變能指數(shù)
約束條件：最小頻率500Hz、最大體積分?jǐn)?shù)0.3
優(yōu)化控制條件：最小尺寸（20mm，15mm，25mm）、最大尺寸（40mm，30mm，50mm）、最大應(yīng)力（150Mpa）
拔模約束：Draw
捕獲.jpg
通過四個優(yōu)化方案對比得出：方案四相對于方案一、方案二和方案三，質(zhì)量減少，且應(yīng)力明顯下降，較為推薦。 當(dāng)前優(yōu)化結(jié)果主要針對載荷傳遞路徑，實際結(jié)構(gòu)應(yīng)參考工程經(jīng)驗及制造方案進(jìn)行細(xì)節(jié)優(yōu)化與設(shè)計。對于實際設(shè)計，可參考此種結(jié)構(gòu)的拓?fù)錁?gòu)型，底部貫穿孔適當(dāng)擴大，上部做出適當(dāng)填補調(diào)整。
展開 汽車懸置高頻動剛度測試試驗臺架--汽車聲學(xué)特性優(yōu)化
諸如發(fā)動機、變速箱、滾動輪胎或風(fēng)噪（由車身及其附件引起的氣動激勵）等振源均在乘客艙外部，為了優(yōu)化乘客體驗的舒適度，需要對從外部激勵源到乘客身體和耳朵位置的傳遞路徑進(jìn)行詳細(xì)分析，以使車輛聲學(xué)工程師設(shè)計出合適的減振和隔振裝置。
圖1：汽車發(fā)動機懸置高頻動剛度測試臺架
大眾，德國沃爾夫斯堡
車輛發(fā)動機懸置的主要任務(wù)是盡可能堅固地支撐重量和驅(qū)動反作用力，另外，為了達(dá)到車廂內(nèi)的最大舒適性，懸置還必須將發(fā)動機振動與車身分離。因此，懸置的振動傳遞特性和寬頻范圍內(nèi)的動態(tài)剛度對車輛聲學(xué)設(shè)計工程師來說至關(guān)重要。
目前德國m+p國際公司已經(jīng)開發(fā)了一種全新的試驗臺架來研究發(fā)動機懸置在高達(dá)2000Hz頻率范圍內(nèi)的動態(tài)剛度，臺架被允許在測試臺上模擬由重量或反作用力產(chǎn)生的準(zhǔn)靜態(tài)載荷，并可以連續(xù)監(jiān)測其它參數(shù)，包括懸置溫度和橫向張力。
發(fā)動機懸置的設(shè)計和特性
發(fā)動機懸置和車身懸置通常基本上是彈性體-金屬復(fù)合材料，它們的靜態(tài)和動態(tài)傳遞特性不僅對駕駛動力學(xué)特性和車輛安全性有直接的影響，亦對乘坐舒適度有直接的影響。傳遞行為主要由復(fù)合元件的幾何形狀和所使用的彈性體材料的物理性質(zhì)決定。彈性體特性，即剛度和衰減通常由整車技術(shù)的要求決定，但它們強烈依賴于負(fù)載類型（預(yù)載荷，主應(yīng)力/剪切應(yīng)力）、振動頻率及溫度，負(fù)載歷史（老化）和可能的過載或先前的損壞也可能對彈性體特性產(chǎn)生影響。
圖2:不同類型的發(fā)動機懸置
左圖為彈性體-金屬復(fù)合材料懸置；右圖為液壓懸置
彈性體的阻尼是影響傳遞特性的重要因素，隨著振動速度的近乎線性增加，這種效應(yīng)被稱為“動態(tài)硬化”。因此，具有材料大阻尼值的彈性體不太適用于高頻工況下的的發(fā)動機懸置。
展開 
推薦鈑金成形分析，汽車模具設(shè)計，汽車碰撞分析論壇
http://61.152.116.75/caxmain/forum/index.asp
www.autocax.net
www.autocax.cn
動力總成懸置設(shè)計
對于汽車發(fā)動機的支撐形式，相信大家并不陌生，其中最主要的部件就是動力總成的懸置，它不僅要起到支撐發(fā)動機的作用，同時還有消除發(fā)動機產(chǎn)生的振動噪聲等一系列問題，所以關(guān)于動力總成懸置的設(shè)計及其重要，今天我們繼續(xù)來講講動力總成懸置設(shè)計。
來源：汽車技研
設(shè)計仿真 | 基于MSC Nastran懸置優(yōu)化（二）
在車輛NVH、強度、剛度和疲勞分析中有大量應(yīng)用，針對懸置系統(tǒng)開發(fā)，支持：
1）模態(tài)分析，支持模態(tài)振型計算，針對特定頻率模態(tài)動能6個方向分解輸出，基于：BUSH單元名義剛度是通過PBUSH的字域“K”定義；
2）頻響分析，與支持名義剛度（PBUSH – K,B/GE屬性，模態(tài)法中模態(tài)頻率計算）、頻變剛度（PBUSHT- K、B），線性阻尼或頻變阻尼特性分析，針對液壓懸置系統(tǒng)建議頻變阻尼特性；
3）典型或極限工況，動力系統(tǒng)工作位置校核、支架強度校核，非線性彈簧特性，支持拉壓特性曲線輸入，其中基于PBUSH – K定義分析初始剛度，非線性分析中基于PBUSHT-KN非線性剛度曲線分析；
4）詳細(xì)懸置彈性元件設(shè)計，支撐超彈性材料，部件自接觸等非線性特性分析。
Part.1
非線性彈簧特性分析模型
針對非線性彈簧特性，分析模型定義如下：
第一步：MSC Nastran 非線性分析求解過程。
基于SOL 400定義非線性分析過程，分步加載 NLSTEP定義初始載荷，載荷步、最小步長，最大步長等參數(shù)。
展開 懸置抗扭拉桿設(shè)計
在懸置系統(tǒng)中，抗扭拉桿一端與動力總成相連，另一端與車身或者副車架相連，抗扭拉桿兩端均有橡膠襯套或者液壓襯套。汽車動力總成后拉桿懸置襯套是將動力總成與后車架連接的關(guān)鍵部件之一。其作用一方面是車輛在多種行駛工況下傳遞作用在動力總成上的力和力矩;另一方面，懸置橡膠襯套可以減少動力總成對車輛的沖擊，其襯套結(jié)構(gòu)及剛度值對車輛N V H特性影響較大。實際NVH測試表明，抗扭拉桿+大端襯套+小端襯套系統(tǒng)的彈性剛體模態(tài)有時會對NVH性能產(chǎn)生較大影響，如果小端襯套剛度較低，系統(tǒng)的剛體模態(tài)也較低，振動響應(yīng)的幅值會變大，NVH問題會更為突出。以下PPT是我在2017汽車NVH控制技術(shù)國際研討會的發(fā)言稿。給大家詳細(xì)講解了懸置抗扭拉桿設(shè)計需要注意的問題。
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