发动机总成悬置系统解耦方法研究-动力学与控制学报.PDF

第１１卷第４期２０１３年１２月 动力 学 与控 制 学报 Ｖｏｌ．１１Ｎｏ．４ １６７２６５５３／２０１３／１１ ／３５７６ Ｄｅｃ２０１３ ⑷ ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＤＹＮＡＭＩＣＳＡＮＤＣＯＮＴＲＯＬ 发动机总成悬置系统解耦方法研究 １ ２ １ 李志强 　陈树勋　韦齐峰 （１．广西大学土木建筑工程学院，南宁　５３０００４）（２．广西大学机械工程学院，南宁　５３０００４） 摘要　目前汽车发动机动力总成悬置系统设计的主要任务是选择悬置元件的刚度、位置和角度，使悬置系 统自由振动模态频率避开发动机怠速激励力频率与车身自振频率，并尽量提高各模态振型的解耦程度，从 而提高悬置系统隔振效果．悬置系统按预定频率严格解耦设计是使设计出的悬置系统模态频率完全等于按 汽车设计频率规划预定的频率，并使各模态的振型严格解耦，即各向振动能量的解耦度等于１．本文从悬置 系统的自由振动方程出发给出了对悬置系统按预定频率严格解耦设计的方程组，可以利用广义逆矩阵的理 论求该方程组的解，亦可通过方程组构造函数进而求出该方程组的解，从而提供比当前的悬置系统模态优 化设计更为简便高效的优化设计方法．相应的算例验证了本文提出的按预定频率严格解耦设计方程和求解 方法的正确性． 关键词　发动机悬置系统，　优化，　谐振频率，　预定频率，　严格解耦 ＤＯＩ：　１０．６０５２／１６７２６５５３２０１３０４１ 频率的参数间的理论方程．以一轿车动力总成悬置 引言 系统为研究对象，计算分析了动力总成参数的确定 汽车动力总成悬置系统是指动力总成与车架 １方法，由此阐明了本文提出的公式对悬置系统动 或车身之间的弹性连接系统，包括汽车动力总成和 力总成振动控制的指导作用，并阐述了动力总成悬 悬置元件，该系统设计的优劣直接影响汽车的乘座 置系统中悬置参数 （悬置元件的位置、刚度、角度 舒适性．近年来，随着汽车的轻量化设计、平衡性较 和发动机悬置姿态）优化设计［４－８］的一般方法．文 差的四缸发动机的广泛使用，尤其是发动机前置 中的算例验证了本文所提出理论与方法的有效性 （横置）一一前驱动型式在轿车中的广泛应用，动 和实用性． 力总成的振动对汽车平顺性的影响越来越突出．在 １　悬置系统自由振动方程与能量解耦度 动力总成低频振动控制设计计算中，己经发表的论 ［１，２］ 文对发动机悬置做了大量研究 ，但是到目前为 １．１　悬置系统的自由振动方程 止，还没发现把悬置系统视为六自由度的情况下使 由于悬置元件刚度远小于发动机与车身结构 振动完全解耦谐振频率为预定频率的理论方程．尽 刚度，通常将发动机动力总成视为空间刚体，只考 管用于解耦设计的方法有转矩轴理论和能量分析 虑其６个自由度的刚体位移［ｕ，ｕ，ｕ， ， ， θ θ Ｘ Ｙ Ｚ Ｘ Ｙ ［３］ Ｔ 法 ，但是在悬置系统优化过程中，参数间的关系