动力总成半主动悬置动态特性仿真与试验研究

动力总成悬置系统运动包络及工况载荷计算方法

动力总成悬置系统运动包络及工况载荷计算方法 吕兆平吴川永 上汽通用五菱汽车股份有限公司技术中心 【摘要】本文论述了动力总成位移控制设计的一般原理，以一微车动力总成悬置系统为研究对象，结合通用汽车公司全球标准的28种载荷工况，介绍了求解各悬置点反力以及发动机质心位移和转角的方法，该计算数据为悬置支架的强度校核以及发动机仓零件设计及布置提供了理论依据。 [关键词]动力总成悬置系统，运动包络，工况载荷 The calculation method for the motion envelop and loadcase force of the powertrain mount system Lv Zhaoping Wu chuanyong (Technical Development Center,SAIC GM Wuling Automobile Co.,Ltd..,Liuzhou 545007 ) [Abstract]The general principle for the design of motion control for powertrain mounting system is presented。Take a mini van powertrain mounting system as the object of study. with the 28 loadcase of the GM global standards. Introduces the method to solve the reaction force at the mounting points and the displacement and rotation of the COG of the powertrain.the calculated data provides a theoretical basis for the mounting bracket strength check and the parts of engine warehouse design and layout. [Keywords] powertrain mount system，motion envelop，Loadcase force 前言 [1]动力总成悬置系统的主要功能有两个，一是减振，二是限位。从悬置元件的刚度曲线来看，一般可以分为线性段和非线性段。其中，线性段可以看作悬置元件减振功能的体现。悬置系统设计工程师在设计悬置刚度线性段时，需要用悬置元件动刚度对动力总成的模态及解耦率进行计算。当动力总成的模态及解耦率满足要求时，悬置动刚度就确定了。而动刚度和静刚度成一定的比例关系(一般动刚度为静刚度的1．3~1．5倍)，这样即可确定悬置元件线性段的刚度。刚度曲线的拐点则是动力总成的限位点，限位要求通常是主机厂提供的。如主机厂要求在三挡80％油门开度下动力总成需要良好的解耦，即要求动力总成各悬置点的位移量均在线性段内，供应商根据这个要求即可设计刚度曲线的拐点。在拐点之后，悬置刚度曲线可以看作是大刚度的线性段。这个大刚度的设计，则要满足主机厂对动力总成总体位移的设计目标值。因此，整个非线性段是为了实现悬置系统的限位功能。 [2]本文通过Adams／View软件建立动力总成模型及考虑了悬置在其三个弹性主轴方向力——位移特性的非线性关系，设计了悬置非线性刚度曲线，对某车型的动力总成进行28种工况的模拟计算，对动力总成悬置系统运动包络进行了校核并获得了28工况下各悬置点的工况载荷，为悬置支架、车身结构甚至变速器壳体强度校核都提供了输入条件。 1 工况计算前期准备 1.1 坐标系定义 一般我们在发动机大总成测试时，获得的质心坐标是在发动机坐标系下的坐标，转动惯量则是在质心坐标系下的转动惯量。因此在此先介绍一下坐标系的定义问题。 1.1.1 发动机坐标系 OeXeYeZe 以曲轴中心线与发动机后端面(RFB)的交点为坐标原点Oe; Xe轴平行于曲轴中心线,指向发动机前端; Ze轴平行与气缸线,指向缸盖; Ye根据右手定则确定,应与气缸中心线所在的中心面垂直,指向发动机左侧(从变速箱端向皮带轮端看).

浅析汽车动力总成悬置系统设计

浅析汽车动力总成悬置系统设计 发表时间：2019-05-21T09:45:07.047Z 来源：《防护工程》2019年第3期作者：高宇璟 [导读] 本文围绕汽车动力总成悬置系统设计展开论述，仅供广大汽车设计人员参考。 长安大学汽车学院西安 710021 摘要:汽车的NVH性能指标历来是产品开发过程中的重要内容。作为汽车重要的振动激励源之一的动力总成，其悬置系统设计的合理性十分重要。动力总成悬置系统的作用不仅是有效地隔离和衰减动力总成向整车其余部件的振动激励，而且也可以有效地隔离和衰减路面激励通过车轮、悬架以及副车架等部件传递到动力总成的振动激励。本文围绕汽车动力总成悬置系统设计展开论述，仅供广大汽车设计人员参考。 关键词：NVH 激励源动力总成悬置系统 1 悬置系统分类 汽车动力总成悬置系统类型可以进行如下分类： 1)悬置单元材质。依据悬置单元采用材质的不同可以分为橡胶悬置、液阻悬置两大类。当前中低档汽车采用的多为橡胶悬置，豪华型汽车多采用液压悬置。 2)布置方式。按照悬置单元布置方式，可以分为平置式、斜置式、会聚式三类。平置式的特点是结构简单且安装工艺性较好，悬置弹性元件的三向主轴均平行于车辆坐标系；斜置式悬置弹性元件的三向主轴中只有某一向主轴与车辆坐标系平行，其余两向主轴与车辆坐标系有一定的夹角，当前应用的最多；会聚式悬置元件弹性隔震主轴会聚于一点，对布置空间等要求比较高。三种布置方式的悬置系统简图分别如下图1（a平置式、b斜置式、c会聚式）所示。 3)悬置元件的数量。依据悬置元件的数量可以分为三点式（左右后、前后左等）、四点式悬置、五点式悬置、六点式悬置四大类型。主要依据动力总成的种类、质量、布置型式（前置前驱、前置后驱等）等决定。 3 能量解耦法 动力总成悬置系统要求空间6自由度方向能量解耦率必须达到一定的要求，通常主要方向要求解耦率不低于90%，其余方向不低于80%。能量解耦法是当前常用的解耦方法之一。 3.1 坐标系定义 以动力总成质心为坐标原点，坐标方向与整车坐标方向一致，以此方法建立动力总成坐标系；以悬置元件本身的弹性中心为坐标原点，三个弹性主轴与整车坐标方向存在一定的夹角，以此方法建立弹性元件坐标系。 3.2 原理说明 以三点式动力总成悬置系统为例进行说明。对于任意悬置单元，其空间6自由度某一方向的第j阶模态振动时第k个广义坐标的振动能量百分比为

汽车悬置系统设计指南

悬置系统设计指南 编制： 审核： 批准： 发动机工程研究二院 动力总成开发部

主题与适用范围 1、主题 本指南介绍了动力总成悬置系统开发的基本知识和基本过程，以及所涉及到的基本流程文件核技术文件。 2、适用范围 本指南适用于奇瑞所有装汽油或柴油发动机的M1类车动力总成悬置系统的设计。

目录 一、悬置系统中的基本概念 (4) 1.1 悬置系统设计时的基本概念 (4) 1.2动力总成振动激励简介 (6) 二、悬置系统的作用 (8) 2.1 悬置系统的设计意义及目标简介 (8) 2.2 动力总成悬置系统对整车NVH性能的影响 (8) 三、悬置系统的概念设计 (10) 3.1 悬置系统的布置方式选择 (10) 3.2 悬置点的数目及其位置选择 (11) 3.3 悬置系统设计的频率参数 (13) 四、悬置系统相关设计参数 (14) 4.1动力总成参数 (14) 4.2 制约条件 (15) 五、悬置系统设计过程中的相关技术文件 (16) 5.1 悬置系统VTS (16) 5.2 悬置系统DFMEA (17) 5.3 悬置系统DVP&R (17) 5.4 其它技术及流程文件 (17)

一、悬置系统中的基本概念 1.1 悬置系统设计时的基本概念 1：整车坐标系：原点在车身前方，正X方向从前到后，正Y方向指向右侧（从驾驶员到副驾驶），正Z方向朝上如图（1-1）。 （图1-1）整车坐标系 2：发动机坐标系：原点在曲轴中心线与发动机和变速箱结合面的交点处；正X方向从变速箱到发动机，沿着曲轴中心线，正Y方向指向右侧如果沿着正X方向看，正Z方向朝下如图（1-2）。 （图1-2）发动机坐标系 3：主惯性矩坐标系：原点在动力总成的质心位置，正X方向从变速箱到发动机，沿着最小主惯性矩轴线，正Y方向通常沿着最大主惯性矩轴线，正Z方向朝下并且沿着中等主惯性矩轴线如图（1-3）。

动力总成悬置系统设计

动力总成悬置系统设计 发表时间：2017-08-18T11:23:56.023Z 来源：《基层建设》2017年第12期作者：郝永生蔡志坤杨林[导读] 摘要：悬置系统作为车辆的主要隔振元件，对车辆的NVH性能尤为重要。 长城汽车股份有限公司技术中心河北保定 071000 摘要：悬置系统作为车辆的主要隔振元件，对车辆的NVH性能尤为重要，本文主要介绍了悬置系统在设计过程中采用的方法，以及在设计过程中常遇到的问题，并通过设计仿真及实际验证相结合，最终实现了车辆悬置系统良好的NVH性能。 关键词：动力总成；悬置系统；解耦；匹配 引言 随着汽车工业的发展，汽车产业的竞争进入了白热化的阶段，以往单独追求动力性、经济性的产品已经不能满足客户的需求，尤其近些年来，车辆的舒适性（NVH性能），成为了当前消费者越来越关注的目标，动力总成悬置，作为车辆的重要减震元件，在整车的NVH性能评价指标中，占据着非常重要的地位，在发动机日益小型化的基础上，高功率、高扭矩的实现，进一步恶化了发动机的振动水平，因此需要动力总成悬置与之进行很好的匹配，以此来提升车辆的舒适性能。 1概述： 1.1动总成悬置 汽车动力总成悬置是安装在动力总成与车架（或者车身）之间的弹性减振系统，由悬置元件，连接支架、动力总成组成。 1.2动力总成悬置的功能 汽车动力总成在工作状态下所受的力主要有静（力矩）、瞬态和周期性激振力（力矩），动力总成悬置系统的设计一般要满足以下几方面的要求； 1）支撑作用：保证动力总成姿态，需要合理分配各悬置的受力载荷，尽可能保持平均； 2）限位作用：动力总成进行动力输出时，会受到来自地面的反作用力，以及不同路面（颠簸、坑洼）的激振力，造成动力总成摇摆晃动，因此需要限制动力总成的位移，这就是限位； 3）隔振性能：分为两方面：一方面是动力总成传向车身等部件的激励/振动（主动隔振），另一方面是路面激励传给动力总成的振动（被动隔振）；因此悬置系统必须具备主动隔振和被动隔振的双重作用； 右图，m代表动力总成质量，K代表悬置刚度，C 代表悬置阻尼，F代表发动机激振力，Fiso代表隔振力，X代表动力总成位移，Xf代表路面输入 图一 1）布置方式整体分为三点布置方式和四点布置方式，多数采用三点，部分日系车型采用四点，均为扭矩轴布置，（图一为常用布置方式：扭矩轴三点布置-拉杆式） 2）布置要求： ①左右悬置尽可能与扭矩轴重合，出现角度时，要求小于2°且左右应当放置在扭矩轴两侧。 ②悬置支架与动力总成距离小，保证模态，应该在500Hz以上，部分车型在700-800Hz； ③悬置安装点放置在发动机或车身（车架）节点位置。 2.2悬置系统解耦计算，

悬置设计流程

动力总成悬置系统设计流程；5.1悬置系统的设计输入：；一般需要输入以下参数：动力总成的激振源，动力总成；5.2悬置系统的主要设计参数：；悬置位置及数量的选择，悬置安装位置角度的选择，静；5.2.1悬置位置及数量；根据动力总成的长度、质量、用途、安装方式和机舱空；三点式悬置与车架的顺从性最好，因为三点决定一个平；四点式悬置的稳定性好、能克服较大的转矩反作用力， 动力总成悬置系统设计流程 5.1 悬置系统的设计输入： 一般需要输入以下参数：动力总成的激振源，动力总成的惯性参数，隔振性能的要求，频率的匹配，模态的解耦，动力总成的位移控制，动力总成和整车的匹配，悬置元件的设计约束，发动机舱空间等。 5.2 悬置系统的主要设计参数： 悬置位置及数量的选择，悬置安装位置角度的选择，静刚度曲线的确定，动刚度的确定，阻尼参数的确定等。 5.2.1悬置位置及数量 根据动力总成的长度、质量、用途、安装方式和机舱空间等决定。悬置系统可以有3、4、5点悬置，一般在汽车上采用三点及四点悬置系统。因为在振动比较大时，如果悬置点的数目增多，当车架变形时，有的悬置点会发生错位，使发动机或悬置支架受力过大而造成损坏。 三点式悬置与车架的顺从性最好，因为三点决定一个平面，不受车架变形的影响，而且固有频率低，抗扭转振动的效果好。

四点式悬置的稳定性好、能克服较大的转矩反作用力，不过扭转刚度较大，不利于隔离低频振动。 较常见的三点及四点悬置布置形式如下图： 三点悬置布置示意图四点悬置布置示意图 5.2.2悬置安装位置角度的选择 在传统的纵置式发动机中，V 型布置是经常采用的方式, 一般倾斜角度θ：40～45, V型布置的悬置系统的弹性中心较低，在设计中通过倾角及位置的调整容易使其弹性中心落在或接近动力总成的主惯性型轴上。 对于横置动力总成而言，一般采用的是左右悬置支撑动力总成，另配置下拉杆悬置或前后抗扭悬置来承担扭矩载荷，此类布局的优势是从功能配置上来说就区分了承载悬置和抗扭悬置，易于实现悬置系统的刚体模态解耦。 5.2.3悬置的静动刚度确定 受几何空间布置的影响，要想达到悬置系统的解藕，另外一个重要的可调参数即悬置本身的静动刚度。通过调整悬置的刚度及几何位置，使悬置系统的弹性中心与动力总成的质心重合，则振动将大为简化。 理论上，如果使发动机悬置系统的弹性中心同发动机总成的质心重合，就可获得所有六个自由度上oo 的振动解隅。实际上完全解耦在悬置设计中是难以实现的，因为发动机的主要激振力只有垂直和扭转两种，而悬置设计中存在较多的约束。因此只要在几个主要方向上获得近似解耦就行了。

《机械系统动力学仿真分析软件》

| 论坛社区 《机械系统动力学仿真分析软件》(MSC.ADAMS.2005.R2)R2 资源分类： 软件/行业软件 发布者： Coolload 发布时间： 2005-12-18 20:22 最新更新时间： 2005-12-19 07:04 浏览次数： 14548 实用链接： 收藏此页 eMule资源 下面是用户共享的文件列表，安装eMule后，您可以点击这些文件名进行下载 [机械系统动力学仿真分析软件].[$u]MSC.ADAMS.2005.R2.rar201.2MB [机械系统动力学仿真分析软 295.4MB 件].MSC_ADAMS_V2005_ISO-LND-CD1.iso [机械系统动力学仿真分析软185.0MB

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汽车动力总成悬置系统研究综述

汽车动力总成悬置系统研究综述 汽车动力总成悬置装置的性能对车辆NVH表现有很大的影响。本文通过单自由度模型对悬置系统的隔振原理进行分析，阐述了悬置系统的发展过程，并对不同类型的隔振垫进行了介绍和比较。 动力总成是汽车主要的噪声和振动源，主要的激励可分为两类：一是汽缸燃烧而产生的震爆力；二是发动机曲轴旋转运动时不平衡而产生的惯性力。为了保证驾乘的舒适性，工程师设计了动力总成隔振装置用以隔离动力总成产生的振动。常见的轿车隔振装置在空间布置上可以分为： 1.底部布置，即将隔振装置安装在机舱底部的副车架上。这种布置安装空间比较自由，但是隔振效果不理想。 2.悬置布置，即将隔振装置安装在动力总成扭矩轴上。这种布置隔振效果好，但是安装空间受到限制，而且通常需要1~2个扭拉杆或者隔振垫以限制动力总成在横向的转动角度。 在本文中，主要分析对象是悬置布置的动力总成隔振垫，即动力总成的悬置系统。动力总成悬置系统工作原理 动力总成悬架装置用于连接动力总成与车身结构，是汽车动力总成的重要组成部分，其主要功能可以归纳为如下两点： 1.支撑与限位。悬置系统的首要功能即连接动力总成与车身结构，因此悬置系统不仅要在静止状态下将动力总成定位并支撑在设计的位置，而且需要保证动力总成在不同工况下与机舱或其他部件不发生碰撞或干涉，将动力总成的位移限制在合理的一个区域内。 2.隔离振动。发动机的激振是汽车的主要振源之一，为了保证驾乘的舒适性，悬置系统需要尽可能减少由发动机传向车身和底盘的振动；另一方面，由于道路不平等原因，悬置系统也需要尽量隔离来自悬架和车轮的振动，防止该激振传递至动力总成，以保护发动机和变速器的正常工作。 由于悬置系统需要承载整个动力总成的重量以及发动机所产生的扭矩，这决定悬置系统需要足够大的刚度以保证动力总成的位置在合理的区域内。若刚度不足则可能导致动力总成与其他部件发生干涉或碰撞；另一方面，要获得较小的振动传递率，就需要更大的频率比，这就要求悬置系统的刚度尽可能小。阻尼方面，在低频区域时，大阻尼可以有效降低振动幅值；随着频率增大，在隔振区内，大阻尼会放大传递的振动幅值。因此，理想的悬置系统需要在低频时具有大刚度和大阻尼而在高频区域需要小刚度和小阻尼。 悬置系统的分类 在早期的汽车设计中，动力总成用螺栓刚性地与车身连接。这种连接方式不仅无法隔离动力总成所产生的振动，由悬架系统传递到车身的振动也会因为没有任何隔振措施而直接传递到动力总成，致使动力总成的寿命和可靠性都受到影响。随后设计师逐渐开始使用软木等软性材料来隔离振动。目前，动力总成的隔振垫可主要分为被动隔振垫，半主动隔振垫和主动隔振垫。其中，半主动隔振垫和主动隔振垫由于其尺寸庞大，结构复杂，一般较少使用；被动隔振垫是现代汽车所广泛使用的隔振方式。 被动悬置 被动悬置构造较简单，没有额外的控制单元，仅依靠材料的本身特性和不同的结构设计来完成隔振。主要可以分为橡胶悬置和液阻悬置。 橡胶悬置早在20世纪30年代就出现并广泛应用在汽车上。由于橡胶部件的结构和橡胶特性是一定的，所以橡胶悬置的刚度和阻尼要么同时设计得很大，要么同时设计得很小。根据前文所述，当悬置的刚度和阻尼都较大时，悬置系统比较适合冲击隔离，在低频工作区域

汽车整车状态下动力总成刚体模态试验研究

汽车整车状态下动力总成刚体模态试验研究 翁建生 （南京航空航天大学车辆工程系 南京 210016） 摘要：本文在建立汽车动力总成刚体动力学模型基础上，采用比利时LMS国际公司模态测试系和分析软件，对某汽车整车状态下的动力总成进行试验模态分析。介绍了整车状态下的动力总成模态试验方法和大阻尼结构模态分析和模态参数辨识方法。试验结果为进一步的理论分析及改进动力总成悬置结构设计提供了指导。 关键词：动力总成、刚体模态、模态试验、模态识别 1．引言 汽车发动机常用往复活塞式发动机，它是由周期爆发的燃气压力产生的活塞往复运动，通过曲轴连杆机构转化为曲轴的旋转运动，对外输出功。由于发动机气缸做功的不连续性，发动机运动部件的不平衡惯性力对发动机机体具有强烈的冲击和宽频带激励作用。同时，发动机在工作工程中，由于实际工况和负荷的不断变化，反扭矩也在不断变化，从而对发动机造成一个扭矩激励作用。在以上两种激励作用下，发动机会产生随转速变化的振动。这种宽频带的振动与冲击无论对发动机的可靠性，还是对汽车的可靠性及乘坐舒适性都将造成极为不利的影响。目前，随着汽车和发动机朝着高速、轻量化、大功率方向发展，其振动噪声问题日趋严重。为了克服振动造成的各方面负面影响，人们采取了各种方法和途径来降低发动机和整车的振动。汽车发动机工作中产生的不平衡力、力矩及路面不平度是引起汽车振动的激振的主要激振源。为了减小发动机（动力总成）对整车振动和噪声的影响，一般是通过动力总成悬置连接在车架上的产生隔振效果。理想的动力总成悬置元件应满足多方面的要求。不但应该将发动机自身产生的振动与车架结构隔离，而且还必须对汽车在道路行驶中产生的扰动有满意的响应特性。它必须在汽车突然加速、制动、转向等非稳态干扰时激发的低频扰动范围内有较大的动刚度和阻尼，以便限制动力总成的过分弹跳和过大的位移。简单的说，理想的发动机悬置元件应该在低频范围有较大的动刚度和阻尼，而在高频范围有较低的动刚度[1]。对悬置系统进行合理的设计和分析来控制动力总成激励力对整车的影响是整车NVH系统设计的重要组成部分。本文针对动力总成刚体模态试验与分析过程的一些工程实际问题进行讨论和分析。 2．动力总成的动力学模型 为了进行动力总成悬置系统的动力学分析，首先需要建立动力总成悬置系统的动力学模型。动力总成悬置系统的固有频率一般在5—30Hz之间，这一频率远低于动力总成的一阶弹性模态。因而在以悬置系统低频隔振分析为主要目标的处理过程中，可以将动力总成视为刚体，橡胶悬置元件简化为三向正交的弹性阻尼元件，建立系统6自由度的自由振动和受迫振动的动力学微分方程组。

现代汽车动力总成悬置系统的发展

现代汽车动力总成悬置系统的发展 一、汽车动力总成悬置系统设计的发展概述 从上个世纪五十年代起，汽车行业对动力总成的隔振、降噪研究做了大量的工作，取得了显著的效果。较为成熟的六自由度解耦理论和计算方法由Anon、Harison和Horovitz完成的，他们将汽车发动机动力总成和车架视为刚体，将减振橡胶块视为单纯的弹簧，利用发动机动力总成惯性主轴特性和撞击中心理论阐述了如何调整橡胶悬置的安装位置和悬置刚度，使发动机动力总成的前后悬置的振动互相独立，然后分别按照单自由度线性振动系统处理，他们认为系统垂直方向的固有频率与绕曲轴方向的固有频率应小于发动机怠速时相应扰动频率的三分之一，这样可以获得较好的减振效果。这些较早提出的设计理论对于后人的深入研究有着积极的指导作用。 1965年，美国通用汽车公司的Timpner F.F通过合理布置发动机悬置元件来进行发动机动力总成悬置系统解耦设计。他指出通过合理的布置悬置元件，使它们的弹性中心位于发动机动力总成悬置系统的质心处或主惯性轴上，己达到发动机动力总成悬置系统振动解耦的目的。 1979年，美国通用汽车公司的Stephen R.Johnson首次将优化技术应用于悬置系统的设计，以合理匹配系统固有频率和实现各个自由度之间的振动解耦为目标函数，以悬置元件刚度和悬置元件安装位置为设计变量进行优化计算，并推出COEMS软件，结果使系统各振动自由度之间的振动耦合大为减少，同时保证了悬置系统六阶固有频率在期望的范围内。 1982年，R.Racca以限制悬置空间、悬置位置、悬置刚度、固有频率和振动解耦等方面来考虑悬置的减振隔振性能，对传统的FR式悬置系统进行了全面地总结。 1984年，Geck P.E.等人将发动机悬置系统的最主要作用看成隔离低频域振动，这就要求它的侧倾固有频率要低，以吸收发动机不平衡扭矩引起的振动。因此，他们以侧倾解耦，低化侧倾模态为目标对悬置系统进行优化，并提出了较合

系统动力学模型案例分析

系统动力学模型介绍 1.系统动力学的思想、方法 系统动力学对实际系统的构模和模拟是从系统的结构和功能两方面同时进行的。系统的结构是指系统所包含的各单元以及各单元之间的相互作用与相互关系。而系统的功能是指系统中各单元本身及各单元之间相互作用的秩序、结构和功能，分别表征了系统的组织和系统的行为，它们是相对独立的，又可以在—定条件下互相转化。所以在系统模拟时既要考虑到系统结构方面的要素又要考虑到系统功能方面的因素，才能比较准确地反映出实际系统的基本规律。系统动力学方法从构造系统最基本的微观结构入手构造系统模型。其中不仅要从功能方面考察模型的行为特性与实际系统中测量到的系统变量的各数据、图表的吻合程度，而且还要从结构方面考察模型中各单元相互联系和相互作用关系与实际系统结构的一致程度。模拟过程中所需的系统功能方面的信息，可以通过收集，分析系统的历史数据资料来获得，是属定量方面的信息，而所需的系统结构方面的信息则依赖于模型构造者对实际系统运动机制的认识和理解程度，其中也包含着大量的实际工作经验，是属定性方面的信息。因此，系统动力学对系统的结构和功能同时模拟的方法，实质上就是充分利用了实际系统定性和定量两方面的信息，并将它们有机地融合在一起，合理有效地构造出能较好地反映实际系统的模型。 2.建模原理与步骤

(1)建模原理 用系统动力学方法进行建模最根本的指导思想就是系统动力学的系统观和方法论。系统动力学认为系统具有整体性、相关性、等级性和相似性。系统内部的反馈结构和机制决定了系统的行为特性，任何复杂的大系统都可以由多个系统最基本的信息反馈回路按某种方式联结而成。系统动力学模型的系统目标就是针对实际应用情况，从变化和发展的角度去解决系统问题。系统动力学构模和模拟的一个最主要的特点，就是实现结构和功能的双模拟，因此系统分解与系统综合原则的正确贯彻必须贯穿于系统构模、模拟与测试的整个过程中。与其它模型一样，系统动力学模型也只是实际系统某些本质特征的简化和代表，而不是原原本本地翻译或复制。因此，在构造系统动力学模型的过程中，必须注意把握大局，抓主要矛盾，合理地定义系统变量和确定系统边界。系统动力学模型的一致性和有效性的检验，有一整套定性、定量的方法，如结构和参数的灵敏度分析，极端条件下的模拟试验和统计方法检验等等，但评价一个模型优劣程度的最终标准是客观实践，而实践的检验是长期的，不是一二次就可以完成的。因此，一个即使是精心构造出来的模型也必须在以后的应用中不断修改、不断完善，以适应实际系统新的变化和新的目标。 (2)建模步骤 系统动力学构模过程是一个认识问题和解决问题的过程，根据人们对客观事物认识的规律，这是一个波浪式前进、螺旋式上升的过程，因此它必须是一个由粗到细，由表及里，多次循环，不断深化的过程。系统动力学将整个构模过程归纳为系统分析、结构分析、模型建立、模型试验和模型使用五大步骤这五大步骤有一定的先后次序，但按照构模过程中的具体情况，它们又都是交叉、反复进行的。 第一步系统分析的主要任务是明确系统问题，广泛收集解决系统问题的有关数据、资料和信息，然后大致划定系统的边界。 第二步结构分析的注意力集中在系统的结构分解、确定系统变量和信息反馈机制。 第三步模型建立是系统结构的量化过程(建立模型方程进行量化)。 第四步模型试验是借助于计算机对模型进行模拟试验和调试，经过对模型各种性能指标的评估不断修改、完善模型。 第五步模型使用是在已经建立起来的模型上对系统问题进行定量的分析研究和做各种政策实验。 3.建模工具 系统动力学软件VENSIM PLE软件 4.建模方法 因果关系图法 在因果关系图中，各变量彼此之间的因果关系是用因果链来连接的。因果链是一个带箭头的实线(直线或弧线)，箭头方向表示因果关系的作用方向，箭头旁标有“+”或“-”号，分别表示两种极性的因果链。

汽车动力总成弯曲振动实验模态分析中的非线性特性_高云凯

DOI:10.13229/https://www.wendangku.net/doc/cd2066961.html, k i.jd xb gxb1996.04.002 1996年吉　林　工　业　大　学　学　报Vol.26第4期JOU RN AL O F JILIN UNIV ERSI TY O F T EC H N OLOGY总第84期 汽车动力总成弯曲振动实验模态 分析中的非线性特性* 高云凯　吕振华　李卓森 (汽车工程学院) 摘　要　在台架及整车条件下,对动力总成弯曲振动实验模态分析中的非线性 特性进行研究表明,这一非线性特性仅存在于整车条件下的分析。首次提出对于 具体型式的汽车在整车条件下的动力总成弯曲振动实验模态分析,应给出在该 车动力总成可能的横向激励范围内其关注的弯曲振动模态频率的曲线图表,才 是比较完全的。 关键词　动力总成弯曲振动　实验模态分析　非线性特性 文献〔1〕述及了汽车动力总成弯曲振动分析的意义,并对一般问题进行了研究。以前在进行汽车动力传动系弯曲振动的实验模态分析时,多是采用动圈式电磁激振器进行激振的。其缺点是激振力较小,一般小于100N,达不到发动机曲轴飞轮组等的不平衡惯性力的量级〔2〕。一些研究者在试图使激振力幅值达到实际激励水平的实验模态分析中发现,汽车动力总成弯曲振动参数表现出一定的非线性特性,即其固有振动频率随激振力幅值(亦即振动响应)的增大而减小。显然,对于这种存在弹性非线性的结构系统的实验模态分析,为了识别出准确的模态参数,激振力应达到系统工作时所受实际激励的量级,这就需要采用可产生较大激振力的激振系统。由于以前国内这类大力高频的激振设备较少,所以有关的研究不深入。本文首先应用高频电液伺服激振系统对国产的某轻型客车动力总成在台架上测得的弯曲振动固有频率与激振力幅值(已达到实际工作时的激励水平)的关系进行实验分析,而后对该动力总成在整车条件下测得的弯曲振动固有频率与动力总成各主要旋转件的不平衡质量产生的离心惯性力(达到了实车工作的水平)大小的关系进行实际运行分析。 1　台架上动力总成弯曲振动的非线性特性实验分析 本实验的研究对象为国产的某轻型客车的动力总成(包括发动机、离合器和变速器), 收稿日期:1996-03-07 *国家自然科学基金资助项目

动力总成悬置系统布置设计研究

动力总成悬置系统布置设计研究 1 影响悬置系统布置设计的因素 1.1 发动机汽缸数的影响 不同缸数的发动机对动力总成的振动激励型式和激励频率不同。对于四缸四冲程发动机，在低频区的激振成分主要是第二阶不平衡往复惯性力;对于六缸四冲程发动机，其激振成分主要是第三、六阶转矩谐量。根据隔振理论，动力总成刚体振动模态频率应比主要激振频率的0.707倍要小。考虑怠速隔振的情况，当发动机的怠速转速相同时，四缸发动机动力总成的刚体振动临界频率上限需低于六缸机。对于四缸机，应特别注意其二阶不平衡往复惯性力。 1.2 发动机布置方式的影响 FF(发动机前置前轮驱动)式汽车的发动机可以横置或纵置，而横置发动机和纵置发动机的倾覆力矩对车身的低阶弯曲、扭转振动模态的相互耦合、匹配关系也完全不同。虽然动力总成的转动惯量几一般比几要大得多(3一倍左右)，但动力总成的俯仰振动模态频率一般低于侧倾振动模态频率，动力总成的俯仰振动幅值往往小于侧倾振动幅值。 在发动机怠速工况下，动力总成的侧倾振动较大，为了避免动力总成的振动引起车身的低阶弯曲、扭转模态共振，在动力总成悬置系统设计过程中需要合理匹配车身弯曲或扭转振动模态与动力总成刚体侧倾振动模态的频率，同时对动力总成悬置安装点与车身固有振型节线的相对位置关系进行合理匹配。例如，对于横置式发动机，动力总成的前后悬置不宜跨置于车身弯曲振型节线的两侧。 1.3 动力传动系统型式的影响 对于发动机前置—前轮驱动的FF式汽车动力传动系，其动力总成还包括驱动桥主减速器，使得作用在动力总成上的驱动反力矩比FR式汽车大大增加，就要求

提高悬置的静刚度。同时，FF式汽车动力总成与FR式相比，其扭矩轴与曲轴的夹角明显增大，当其悬置系统采用V型布置方案时，往往由于布置空间和布置位置的限制，难以使得悬置组在布置达到使悬置组的弹性中心落在扭矩轴上的目标。因此，有必要在整车总布置初期预留必要的空间。 1.4 整车隔振性能要求对动力总成悬置系统设计的影响 为了抑制路面激起的整车振动，可适当配置动力总成悬置系统的垂向振动模态频率，使其起到控制整车振动的动力吸振器的作用，由动力总成吸收经过悬架传递上来的振动，从而减小车身的振动。这往往要求动力总成悬置系统有较高的垂向刚度。 2 不同动力总成型式下的悬置布置设计 2.1 前置后驱式（FR式）汽车 前置后驱式（FR）汽车经常采用对称布置的三点或四点式悬置系统，二者隔振原理基本相同。 在FR式汽车动力总成悬置系统中，多在动力总成质心的左右各有一悬置，在变速器后部选用一点或两点悬置，组成三点或四点式悬置系统。 动力总成质心附近的悬置支承了动力总成质量的60％—80％，起主要隔振作用，被称作主悬置。 而变速器后部悬置的垂直方向刚度较低，主要起限制动力总成振幅的作用，防止其产生俯仰运动，被称作止动式悬置。 动力总成有六个刚体模态，在耦合振动系统中的某一模态受到激发的同时，其它模态振动也受到激发，不利于控制系统的振动。理想的解耦式振动系统中，悬置系统的弹性中心与动力总成的质心重合，这样六个刚体模态完全解耦。但由于动力总成在汽车上的安装空间受到限制，无法实现完全解耦。 Adam Opel汽车动力总成采用的三点式悬置系统中，在发动机前部的两侧各有一个与垂直方向倾斜一定角度的解耦式主悬置，在变速器后部有一止动式悬置，如图2-1所示。考虑到动力总成中扭矩波动、往复惯性力引起的扭振和垂直

动力总成悬置系统NVH性能开发

宁波拓普集团股份有限公司研发中心 Ningbo Tuopu Group Co., Ltd. -R&D Center 2012上海汽车NVH 控制技术研讨会 T9 Exhibition 动力总成悬置系统NVH 性能开发 演讲者：段小成dxc@https://www.wendangku.net/doc/cd2066961.html,

Exhibition 主要内容 整车NVH对悬置系统需求 动力总成悬置系统设计 常见悬置结构特点 基于悬置系统的NVH测试 宁波拓普NVH试验室简介

激励源 ?发动机点火激励引起的振动 ?发动机工作过程中其自身产生的往复不平衡惯性力?冷却系统、进排气系统等引起的振动 ?路面不平引起的振动 ?其他运动部件引起的振动

悬置系统作用 ?隔离发动机的激励而引起的车架或车身的振动（小振幅） ?隔离由于路面不平度的输入而引起动力总成的振动（大振幅）?支承汽车动力总成的重量（150kg~300kg） ?承受作用于发动机的一切动态力（加减速、颠簸、转弯） ?控制动力总成的位移和转角

动力总成对悬置的要求 ?悬置具有较高的静刚度 ?悬置系统应具有低频（1～50HZ）大阻尼、大刚度，以衰减扭矩的波动、加减速和路面激励 ?悬置在高频区域（50HZ以上），应具有小阻尼、小动刚度，以降低振动传递率和提高降噪效果 ?耐高低温性能（-40°~120°） ?良好的耐久性能以及位移控制

横置前驱平衡扭矩轴式悬置系统 ?悬包括左右支撑悬置与前后抗扭悬置的四点悬置布局、左右支撑悬置和下拉杆抗扭悬置的三点悬置布局 ?左右悬置为支撑悬置，不仅承担动力总成的自重，还承担动力总成在水平方向和垂直方向的载荷 ?前后悬置或下拉杆悬置为抗扭悬置，主要承担动力总成在扭矩作用下的位移控制

汽车动力总成及其传递系统振动模态分析

第１７卷增刊２００４年８月 振动工程学报 ＪｏｕｒｎａｌｏｆＶｉｂｒａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｖ０１．１７Ｎｏ．Ｓ Ａｕｇ．２００４ 汽车动力总成及其传递系统振动模态分析 王大方赵桂范 （哈尔滨工业大学汽车工程学院威海，２６４２０９） 摘要对汽车动力总成悬置及其传递系统１２自由度有限元模型进行模态分析，并对此系统施加垂直方向上的激振，分析其动态响应。评价动力总成和车前梁及副车架间橡胶垫的支撑刚度对其模态及激振动态响应的影响，对其变化规律进行探讨。并对车前梁及副车架与纵梁间的连接刚度对模态分析结果的影响进行了讨论。 关键词：动力总成；振动传递；模态分析；有限元 中图分类号：Ｕ４６４ 动力总成是汽车的一个重要组成部分，其技术 水平的高低，性能的优劣，关系到汽车指标的全面改 善和提高。动力总成工作必然会产生振动，振动及其 相关噪声已成为动力总成设计和应用的主要障碍之 一。振动过大不但会影响动力总成本身寿命，甚至会 影响周围器件的正常工作，造成环境振动噪声污染， 恶化驾乘条件，从而影响人一机系统的整体性 能Ｌｌ州。。在分析中考虑了橡胶垫悬置刚度对动力总 成振动特性的影响，并且分析了动力总成传递系统中车前梁和副车架与纵梁连接处刚度对整体振动特性的影响。 １动力总成及其传递系统建模 根据实际动力总成传递系统的主要结构特点采用ＳＤＲＣ／Ｉ—ｄｅａｓ９建立简化的三维实体模型。理论分析动力总成传递系统与车身的振动传递特性时，参考发动机简化有限元模型口］，综合考虑包括动力总成、车前梁、副车架及各联接点的刚度，建立如图１所示的１２自由度动力学模型。将动力总成简化为６自由度的刚体；车前梁简化为３自由度（ｚ方向位移，ｘ方向的旋转，ｙ方向的旋转，坐标如图１所示）刚体；副车架简化为３自由度（Ｚ方向位移，ｘ方向的旋转，ｙ方向的旋转）刚体。将发动机的３个悬置、车前梁与车纵梁的４个相连点、副车架与车纵梁的４个相连点处的联接简化为弹簧阻尼系统。 收稿日期：２００４—０４—２５ 图１动力总成悬置模型 ２系统各阶振型求解 经过Ｉ－ｄｅａｓ自带分析模块计算，得到动力总成及其传递系统的１２阶振型，现给出第１，３，５，７，９，１１阶振型，如图２～图７所示。 图３系统３阶振型 　万方数据

发动机动力总成CAE方案

LMS 发动机动力学和声学仿真方案 1. LMS公司及其发动机相关产品 比利时LMS国际公司，是目前唯一一家在振动、声学、疲劳耐久性、多体动力学和优化等多个专业领域提供试验产品和技术、CAE产品和技术、以及项目咨询的公司，其业务的70%来自汽车工业。LMS在汽车领域不断的技术推动力来自于与国际一流的汽车厂家的紧密合作。 LMS的发动机CAE分析产品的技术，也同样来自于与发动机的尖端用户的合作。LMS的发动机CAE仿真分析包括了：全发动机的动力学仿真（DADS/Engine+PDS, https://www.wendangku.net/doc/cd2066961.html,b Motion +PDS）；发动机的声学分析(Sysnoise FEM+BEM+ATV+PreAcoustics), 发动机的疲劳分析（Falancs）；有限元模型的验证和修正（Gateway）；设计目标的优化（Optimus）。 2. LMS发动机动力学仿真技术简述 始于1970年代末的LMS多体动力学仿真产品DADS是该行业的鼻祖，经不断的发展和改进验证，以其求解器的稳定和精度而闻名。DADS/Engine是专用于发动机动力学仿真的一组功能模块，含有： -曲轴连杆（刚性和柔性） -缸体(刚性和柔性) -曲轴-缸体相互作用（含油膜轴承） -气门机构（含3D螺旋弹簧，柔性部件，凸轮碰撞） -正时机构 -传动系统 -… 等子系统，既可以单独分析子系统，也可以建立完整的发动机动力总成模型，用于分析总体性能。DADS/Engine的高性能求解器，在关键系统的高精度模拟、处理柔性部件及其振动、大加速度的高频响应分析等关键性能上，深受一流用户的长期信赖. 2001年，LMS公司推出了其虚拟原型技术的战略性产品－https://www.wendangku.net/doc/cd2066961.html,b（虚拟试验室），以面向应用流程、面向功能属性的革命化创新，集成振动噪声、声学、疲劳耐久性、多体动力学、碰撞、优化等技术，使用户享有前所未有的易用性、高效率，轻松进行高深度的功能属性的分析，并与LMS的领先的试验技术相结合，利用试验数据进行更准确的仿真。LMS的CAE和试验混合建模技术（Hybrid Modeling）, 是目前独一无二的领先技术：可缩短建模时间、降低系统级建模难度、缩小系统模型规模、极大地提高分析精度尤其是中高频带，解决原来不能解决的问题。 LMS https://www.wendangku.net/doc/cd2066961.html,b Motion 是DADS（含DADS/Engine）集成到虚拟试验室后的产品名称，进行多体动力学仿真。Motion的多体动力学分析，可以将系统中刚体的载荷，和柔性体的振动或应力，直接用于虚拟试验室的声学分析（集成后的Sysnoise）和疲劳分析（集成后的Falancs），建立自动分析流程，极大地提高效率，降低难度，减少差错。 LMS虚拟试验室深受用户的欢迎，戴姆勒－克莱斯勒、三菱、Honda、GM、Ford、Renalts 率先采用，他们的支持使LMS虚拟试验室得到了更快的发展、完善和功能的扩张，其中的新概念、新思想和新技术，使得其他的CAE软件公司将产品不断地集成到LMS虚拟试验室中来。LMS虚拟试验室已经明确显示出行业平台地位，集成的CAD、CAE、CAT（计算机辅助试验）技术，演示了LMS公司在虚拟样机新一代技术上的实力和地位。康明斯发动机公司原先采用其他软件进行发动机动力学仿真，去年，该公司停止了使用多年的这

关于某动力总成悬置支架的优化设计

关于某动力总成悬置支架的优化设计 杨武森，杨玉玲，宋树森 （上汽通用五菱汽车股份有限公司，广西柳州545007） 摘要：本文针对某动力总成悬置系统NVH性能道路试验中，全油门缓加速工况受发动机频率激振影响，某悬置主动侧支架发生共振，导致在260Hz左右产生车内结构噪声的情况，采用hypermech-nastran有限元软件建立该悬置支架的有限元模型对其模态进行分析，并根据模态分析结果对该悬置支架设计优化。最后通过道路试验结果验证悬置支架结构设计优化的正确性，可使整车在全油门缓加速工况260Hz附近的振动和车内噪声明显降低。 关键词：共振；优化设计；有限元分析；悬置支架 中图分类号：U461.2 文献标识码：A 文章编号：1671-7988(2014)07-10-03 The optimal design of powertrain mount bracket Yang Wusen, Yang Yuling, Song Shusen （Saic gm wuling automobile Co.,Ltd., Guangxi Liuzhou 545007） Abstract: In this paper a powertrain mounting system NVH performance road test, full throttle acceleration a suspended active side bracket resonance occurs by the engine frequency excitation effect,, causing the car structure noise around 260Hz, establish the finite element model of the mount bracket for modal analysis of the model using the finite element software hypermech-nastran, and according to the modal analysis results of the mount bracket design optimization. Finally, the road test results verify the optimization design of mounting bracket structure, can make the vehicle vibration and the inner noise inear 260Hz significantly decreased. Keywords: resonance; optimization design; FEA; mounting bracket CLC NO.: U461.2 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2014)07-10-03 前言 汽车动力总成悬置支架是动力总成悬置系统的安全件和功能件，在进行动力总成的悬置系统设计时，应对悬置支架的强度和模态进行优化设计和试验验证。一方面，悬置支架连接发动机与车身(或车架、副车架)且处于汽车的各种行驶工况下传递作用在动力总成上的力和力矩，需要足够的强度；另一方面，悬置支架的模态对车内噪声的影响很大，悬置支架设计得不合理，可能会导致其1 阶模态低且处于发动机的工作转速范围内，使悬置支架产生共振，从而增大车内噪声。 某动力总成悬置系统NVH性能道路试验中，全油门缓加速工况，当发动机转速到3860rpm时，某悬置主动侧支架和被动侧支架在260Hz处产生明显共振带，并在工况下260Hz左右产生车内结构噪声。本文利用有限元软件hypermech-nastran，对该动力总成悬置支架进行了模态分析，并根据模态分析结果对其进行了优化设计，使问题得到明显改善。 1、动力总成悬置系统NVH性能道路试验 此动力总成悬置布置设计采用较为成熟的左、右发动机侧及变速器侧3 点悬置布置型式，均为橡胶悬置。悬置系统NVH性能道路试验中，每个悬置的主动侧（即连接发动机侧悬置支架）及被动侧（即连接车身侧悬置支架）分别布置1 个测点（三向传感器），车内噪声测点在驾驶员右耳处位置、中排左座椅右耳处位置、后排左座椅右耳处位置各布置一个测点。 作者简介：杨武森，就职于上汽通用五菱汽车股份有限公司。