汽車動(dòng)力總成懸置系統(tǒng)位移控制

1、汽車動(dòng)力總成懸置系統(tǒng)位移控制設(shè)計(jì)計(jì)算方法1前言 在汽車動(dòng)力總成懸置系統(tǒng)振動(dòng)控制設(shè)計(jì)中,以下2點(diǎn)為基本設(shè)計(jì)內(nèi)容:(1)設(shè)計(jì)動(dòng)力總成懸置系統(tǒng)的6階固有頻率,以避免懸置系統(tǒng)與汽車的其它零部件系統(tǒng)(如車身、懸架系統(tǒng))共振;盡可能使懸置系統(tǒng)在6個(gè)方向的振動(dòng)互不耦合(解耦) ,尤其是動(dòng)力總成在垂直方向的振動(dòng)和沿曲軸方向的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)應(yīng)和其它方向的振動(dòng)解耦。(2)在汽車的各種行駛工況下(通用汽車公司規(guī)定為29種工況) ,動(dòng)力總成質(zhì)心的位移應(yīng)控制在指定的范圍內(nèi),懸置在各彈性主軸方向的變形應(yīng)處于指定的工作點(diǎn)2懸置系統(tǒng)的靜態(tài)特性 進(jìn)行動(dòng)力總成的振動(dòng)控制設(shè)計(jì)時(shí),將動(dòng)力總成視為剛體,由n個(gè)( n3)懸置支承在車架、副車架

2、或車身上,懸置簡(jiǎn)化為沿3個(gè)垂直的彈性主軸方向( ui、vi 和wi 方向) 具有剛度和阻尼的元件 懸置在其3個(gè)彈性主軸方向上的力-位移曲線為非線形曲線,為了計(jì)算上的方便,可以用5段或3段線性曲線擬合,以表示其非線性特性,如圖所示。當(dāng)力位移關(guān)系為3段線性時(shí), k2 = k4 = k3。是用5段還是用3段線性的力位移曲線來表示懸置在一個(gè)方向的力位移非線性特性,主要取決于k2、k4 和k3 值的差異。 k3 主要根據(jù)動(dòng)力總成固有頻率、能量解耦率的要求確定. 動(dòng)力總成的固有頻率和模態(tài)向量可由下式求得。 由設(shè)計(jì)要求確定的懸置系統(tǒng)6階振動(dòng)頻率和在主要振動(dòng)方向的能量解耦率,對(duì)懸置系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化,即可確定每個(gè)懸

3、置力位移曲線中線性段的剛度值(k3) 、安裝位置和安裝方位。力位移非線性特性曲線中其它各段剛度值及拐點(diǎn)的確定,主要考慮在汽車的各種行駛工況下,動(dòng)力總成運(yùn)動(dòng)姿態(tài)、運(yùn)動(dòng)位移的限值和懸置疲勞壽命的要求3動(dòng)力總成位移計(jì)算的迭代算法 在支承點(diǎn)i建立一個(gè)局部坐標(biāo)系oi - uiviwi ( ui、vi 和wi方向?yàn)閼抑胕的3個(gè)彈性主軸方向) ,懸置i在3個(gè)彈性主軸方向的剛度記為kui、kvi和kwi。一般情況下, kui、kvi和kwi具有圖2所示5段非線性剛度值.求動(dòng)力總成質(zhì)心位移用迭代方法求動(dòng)力總成質(zhì)心位移用迭代方法, ,迭代步驟如下迭代步驟如下:4計(jì)算實(shí)例 該轎車動(dòng)力總成懸置系統(tǒng)有4 個(gè)懸置, 如圖

4、所示。汽車坐標(biāo)系為: X指向汽車的后方, Z 向上,動(dòng)力總成的質(zhì)量為215kg。在汽車某一行駛工況下,動(dòng)力總成質(zhì)心在垂直方向有3.5g的加速度載荷, 右Y向有2g的加速度載荷。該載荷工況下,計(jì)算得到的動(dòng)力總成的質(zhì)心位移和4個(gè)懸置在汽車坐標(biāo)系下的位移(相對(duì)于自由狀態(tài))和支承點(diǎn)的動(dòng)反力.分析計(jì)算結(jié)果可知,在該種載荷下,動(dòng)力總成的4個(gè)懸置在Y方向的位移,以及Eng懸置和Trans懸置、Eng_front懸置和Trans_rear懸置在Z方向的位移基本相等,表明動(dòng)力總成在該載荷下,其姿態(tài)與靜平衡狀態(tài)的姿態(tài)相同。在該懸置系統(tǒng)中, Eng懸置和Trans懸置是承受預(yù)載的,因此,Eng懸置和Trans懸置在Z方向的位移與Eng_front懸置和Trans_rear懸置在Z方向的不同計(jì)算得到的各懸置的支承反力的正確性。圖5為最終設(shè)計(jì)的Eng懸置在其彈性主軸方向的力位移非線性曲線。在該種載荷工況下,該懸置的在v向w方向的位移均在非線性段。圖6為該懸置在其它不同的載荷工況下, ui 方向的工作點(diǎn)的位置5結(jié)論將動(dòng)力總成懸置系統(tǒng)簡(jiǎn)化為在其3個(gè)彈性主軸方向的剛度,并考慮懸置在彈性主軸方向的力位移關(guān)系為非線性關(guān)系時(shí),推導(dǎo)了懸置系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)分析的方程。以一具有4點(diǎn)懸置的動(dòng)力總成懸置系統(tǒng)為例,給出了某轎車動(dòng)力總成懸置系統(tǒng)在某種載荷工況下,動(dòng)力總成質(zhì)心位移、懸置在彈性主軸方向的位移和