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发动机悬置系统的设计要求及分析内容

2024-02-04 17:43:50·  来源：汽车NVH云讲堂  
　

导语：发动机悬置系统是汽车设计中的重要组成部分，对于减少振动和噪声、提高驾乘舒适性具有至关重要的作用。本文将介绍发动机悬置系统的设计要求及相关分析。


1、确定发动机悬置系统的主要因素 


在设计发动机悬置系统时需要考虑以下主要因素：


悬置的位置和静态刚度：包括自重、加减速、弯道行驶、启动关车以及交变载荷等；


悬置的动态刚度：涉及怠速振动的隔离、加减速和常速行驶以及与轮胎车桥的振动耦合等；


悬置的阻尼：包括橡胶、液力和空气悬置的阻尼，其特性与频率和位移相关。


2、静刚度曲线 


静刚度曲线反映了悬置受载荷与位移之间的关系。在静态下沉与固有频率之间存在一定的关系。此外，在悬置刚度曲线上还存在线性工作区和非线性区域，需要设定限位以避免刚性零件干涉，并约束动力总成在空间运动的最大位移和最大角度。


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3、动力总成的固有频率和振型 


根据理论力学，动力总成在发动机舱中的运动可以分为横向、纵向、垂直、偏转、俯仰和滚转六个自由度。对于振动系统来说，它的振动传递率跟振动激励的频率、振动系统自身的频率及系统阻尼有关，振动系统的传递率公式如下：


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其中为振动传递率；为频率比；为阻尼比，下图所示为不同阻尼比的系统传递率曲线。


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从而可以看出，只有当小于1.414时，系统才能起到隔振的作用。而发动机的振动激励频率大于等于25Hz，也就要求动力总成刚体振动固有频率上限为17.68Hz。


为避免振动耦合，所有着六个动力总成的刚体模态必须高于驱动轴固有频率又要低于轮胎的固有频率，在5—15Hz之间。大致的分布如下：


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4、横置发动机的颠簸分析 


横置发动机作为发动机悬置系统的一部分，会受到路面激励的影响，并产生相应的振动和噪声特征。通过加载相应路面激励功率谱，可以对悬置在发动机侧和车身的位移进行测量，并在座椅滑轨上测得相应的加速度。


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5、怠速抖动分析 


怠速是发动机的常用工况，因此需要避免发动机的一阶振动与车体弯曲和转向系统的固有频率接近。二阶振动频率约为20-35Hz，也需要与车体弯曲和转向系统的固有频率段进行区分。通过实际工程经验，可以估算出悬置力和动刚度对振动和噪声水平的影响。


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结语：发动机悬置系统的设计要求涉及多个因素，包括位置和静态刚度、动态刚度、阻尼等。通过合理设计和分析，可以实现减振隔音、提升驾乘舒适性的目标。在未来的汽车设计中，发动机悬置系统将继续发挥重要作用，满足人们对于安静、舒适驾驶体验的需求。

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