動(dòng)力總成懸置系統(tǒng)布置設(shè)計(jì)研究

1、動(dòng)力總成懸置系統(tǒng)布置設(shè)計(jì)研究1影響懸置系統(tǒng)布置設(shè)計(jì)的因素1.1 發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸數(shù)的影響不同缸數(shù)的發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)動(dòng)力總成的振動(dòng)激勵(lì)型式和激勵(lì)頻率 不同。對(duì)于四缸四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)，在低頻區(qū)的激振成分主要 是第二階不平衡往復(fù)慣性力；對(duì)于六缸四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)，具激 振成分主要是第三、六階轉(zhuǎn)矩諧量。根據(jù)隔振理論，動(dòng)力 總成剛體振動(dòng)模態(tài)頻率應(yīng)比主要激振頻率的0.707倍要小考慮怠速隔振的情況，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)的怠速轉(zhuǎn)速相同時(shí)，四缸 發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力總成的剛體振動(dòng)臨界頻率上限需低于六缸機(jī)。對(duì)于四缸機(jī)，應(yīng)特別注意其二階不平衡往復(fù)慣性力。1.2 發(fā)動(dòng)機(jī)布置方式的影響FF（發(fā)動(dòng)機(jī)前置前輪驅(qū)動(dòng)）式汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)可以橫置或縱 置，而橫置發(fā)動(dòng)機(jī)和縱置發(fā)

2、動(dòng)機(jī)的傾覆力矩對(duì)車身的低階 彎曲、扭轉(zhuǎn)振動(dòng)模態(tài)的相互耦合、匹配關(guān)系也完全不同。 雖然動(dòng)力總成的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量幾一般比幾要大得多（3 一倍左右），但動(dòng)力總成的俯仰振動(dòng)模態(tài)頻率一般低于側(cè)傾振動(dòng)模 態(tài)頻率，動(dòng)力總成的俯仰振動(dòng)幅值往往小于側(cè)傾振動(dòng)幅 值。在發(fā)動(dòng)機(jī)怠速工況下，動(dòng)力總成的側(cè)傾振動(dòng)較大，為了避 免動(dòng)力總成的振動(dòng)引起車身的低階彎曲、扭轉(zhuǎn)模態(tài)共振， 在動(dòng)力總成懸置系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中需要合理匹配車身彎曲或 扭轉(zhuǎn)振動(dòng)模態(tài)與動(dòng)力總成剛體側(cè)傾振動(dòng)模態(tài)的頻率，同時(shí) 對(duì)動(dòng)力總成懸置安裝點(diǎn)與車身固有振型節(jié)線的相對(duì)位置關(guān) 系進(jìn)行合理匹配。例如，對(duì)于橫置式發(fā)動(dòng)機(jī)，動(dòng)力總成的 前后懸置不宜跨置于車身彎曲振型節(jié)線的兩側(cè)。1.3

3、 動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)型式的影響對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)前置一前輪驅(qū)動(dòng)的 FF式汽車動(dòng)力傳動(dòng)系，其動(dòng) 力總成還包括驅(qū)動(dòng)橋主減速器，使得作用在動(dòng)力總成上的 驅(qū)動(dòng)反力矩比F雙汽車大大增加，就要求提高懸置的靜剛 度。同時(shí)，F(xiàn)F式汽車動(dòng)力總成與FRU目比，其扭矩軸與曲 軸的夾角明顯增大，當(dāng)其懸置系統(tǒng)采用V型布置方案時(shí)，往往由于布置空間和布置位置的限制，難以使得懸置組在布 置達(dá)到使懸置組的彈性中心落在扭矩軸上的目標(biāo)。因此， 有必要在整車總布置初期預(yù)留必要的空間。1.4 整車隔振性能要求對(duì)動(dòng)力總成懸置系統(tǒng)設(shè)計(jì)的影響為了抑制路面激起的整車振動(dòng)，可適當(dāng)配置動(dòng)力總成懸置 系統(tǒng)的垂向振動(dòng)模態(tài)頻率，使其起到控制整車振動(dòng)的動(dòng)力 吸振器的作

4、用，由動(dòng)力總成吸收經(jīng)過懸架傳遞上來的振動(dòng)，從而減小車身的振動(dòng)。這往往要求動(dòng)力總成懸置系統(tǒng) 有較高的垂向剛度。2不同動(dòng)力總成型式下的懸置布置設(shè)計(jì)2.1 前置后驅(qū)式（FR式）汽車前置后驅(qū)式（FR）汽車經(jīng)常采用對(duì)稱布置的三點(diǎn)或四點(diǎn)式 懸置系統(tǒng)，二者隔振原理基本相同。在5雙汽車動(dòng)力總成懸置系統(tǒng)中，多在動(dòng)力總成質(zhì)心的左 右各有一懸置，在變速器后部選用一點(diǎn)或兩點(diǎn)懸置，組成 三點(diǎn)或四點(diǎn)式懸置系統(tǒng)。動(dòng)力總成質(zhì)心附近的懸置支承了動(dòng)力總成質(zhì)量的60% 80%,起主要隔振作用，被稱作主懸置。而變速器后部懸置的垂直方向剛度較低，主要起限制動(dòng)力 總成振幅的作用，防止其產(chǎn)生俯仰運(yùn)動(dòng)，被稱作止動(dòng)式懸 置。動(dòng)力總成有六個(gè)剛體

5、模態(tài)，在耦合振動(dòng)系統(tǒng)中的某一模態(tài) 受到激發(fā)的同時(shí)，其它模態(tài)振動(dòng)也受到激發(fā)，不利于控制 系統(tǒng)的振動(dòng)。理想的解耦式振動(dòng)系統(tǒng)中，懸置系統(tǒng)的彈性 中心與動(dòng)力總成的質(zhì)心重合，這樣六個(gè)剛體模態(tài)完全解 耦。但由于動(dòng)力總成在汽車上的安裝空間受到限制，無法 實(shí)現(xiàn)完全解耦。Adam Opel汽車動(dòng)力總成采用的三點(diǎn)式懸置系統(tǒng)中，在發(fā)動(dòng)機(jī)前部的兩側(cè)各有一個(gè)與垂直方向傾斜一定角度的解耦式 主懸置，在變速器后部有一止動(dòng)式懸置，如圖 2-1所示。考 慮到動(dòng)力總成中扭矩波動(dòng)、往復(fù)慣性力引起的扭振和垂直振動(dòng)對(duì)整車乘坐舒適性有重要影響，因此圖3.2所示的懸置系統(tǒng)將扭轉(zhuǎn)振動(dòng)與垂直振動(dòng)解除耦合，從而在一定程度上 改善了懸置系統(tǒng)的隔振

6、特性。圖2-1 FR式汽車動(dòng)力總成懸置系統(tǒng)2.2 前置前驅(qū)動(dòng)（FF式）汽車動(dòng)力總成前置前驅(qū)動(dòng)汽車（簡稱 FF式汽車）結(jié)構(gòu)緊湊，空 間利用率高，高速行駛時(shí)具有良好的平順性和安全性，在 中、低檔轎車中得到了廣泛應(yīng)用。在FF式汽車中驅(qū)動(dòng)反力矩直接作用在動(dòng)力總成懸置上，故 動(dòng)力總成懸置除支承動(dòng)力總成質(zhì)量、扭矩波動(dòng)、往復(fù)慣性 力外，還應(yīng)支承驅(qū)動(dòng)反力矩作用 （考慮到差速器變速比，驅(qū) 動(dòng)反力矩是動(dòng)力總成輸生力矩的 34倍以上），因此，為限 制動(dòng)力總成的振幅，懸置應(yīng)具有較高剛度，但這與采用低 剛度懸置以隔離發(fā)動(dòng)機(jī)中高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的振動(dòng)、噪聲的要求相矛盾。為克服這一矛盾，應(yīng)在懸置系統(tǒng)中采取相應(yīng)措 施。動(dòng)力總成橫置的

7、FF式汽車驅(qū)動(dòng)軸平行于發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸，動(dòng)力 總成輸由扭矩和驅(qū)動(dòng)反力矩都作用在動(dòng)力總成前后懸置 上，見圖2-2 a o動(dòng)力總成縱置的FF式汽車驅(qū)動(dòng)軸垂直于發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸，扭矩 激勵(lì)作用在兩前懸置上，驅(qū)動(dòng)反力矩作用在變速箱懸置 上，見圖2-2 b o由圖2-2可知，動(dòng)力總成橫置或縱置時(shí)，F(xiàn)F式汽車動(dòng)力總成圖2-2 FF式汽車懸置系統(tǒng)所受力矩2.2.1 動(dòng)力總成橫置時(shí)FF式汽車懸置系統(tǒng)配置規(guī)律 動(dòng)力總成橫置的FF式汽車懸置系統(tǒng)與F雙汽車相比，尚未 形成統(tǒng)一的配置方式。其原因是：不同生產(chǎn)廠家設(shè)計(jì)原則 不同、發(fā)動(dòng)機(jī)艙布置緊湊、對(duì)懸置的隔振水平要求高等。動(dòng)力總成橫置的FF式汽車采用的三點(diǎn)式懸置系統(tǒng)突破了FR式汽車

8、動(dòng)力總成懸置系統(tǒng)的局限，有下面三種主要方式：圖2-3 a動(dòng)力總成橫置的FF式汽圖2-3 b動(dòng)力總成橫置的FF式汽車三點(diǎn)式懸置系統(tǒng)配置方式（1）車三點(diǎn)式懸置系統(tǒng)配置方式（2）（1）在圖2-3 a所示三點(diǎn)式懸置系統(tǒng)中，在動(dòng)力總成質(zhì)心前 有兩懸置，分別布置在發(fā)動(dòng)機(jī)、變速器與車架之間，質(zhì)心 后有一與汽車縱軸偏轉(zhuǎn)一定角度的懸置通過橫向支座連接 變速器輸由半軸和車廂前壁，可支承汽車的起步力矩。（2）在圖2-3 b所示三點(diǎn)式懸置系統(tǒng)中，質(zhì)心前部有一懸置 通過橫梁與縱梁相連，質(zhì)心后有兩懸置與轉(zhuǎn)向軸相連。圖2-3 c 動(dòng)力總成橫置的FF式汽圖2-4動(dòng)力總成橫置的FF式汽車車三點(diǎn)式懸置系統(tǒng)配置方式（3）四點(diǎn)式懸置

9、系統(tǒng)配置方式(3)在圖2-3 c所示三點(diǎn)式懸置系統(tǒng)中，左右懸置與車架直 接相連，其連線通過動(dòng)力總成質(zhì)心，動(dòng)力總成質(zhì)心下側(cè)另 有一懸置與車廂前部相連，起支承轉(zhuǎn)矩作用。(4)圖2-4所示的四點(diǎn)式懸置系統(tǒng)在動(dòng)力總成橫置的F城汽車上也得到了廣泛應(yīng)用。懸置系統(tǒng)中前后懸置安裝在T型副車架上，發(fā)動(dòng)機(jī)頂部懸置和變速箱置固定在整體式車架 上。在懸置系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，應(yīng)嚴(yán)格控制彎曲模態(tài)振型節(jié)點(diǎn)在懸置系統(tǒng)中的位置。由圖2-5可知，當(dāng)振型節(jié)點(diǎn)在前、后懸置之 間時(shí)，座椅接地點(diǎn)垂直振動(dòng)水平有所提高；當(dāng)振型節(jié)點(diǎn)在 后懸置之后時(shí)，座椅接地點(diǎn)垂直振動(dòng)水平有所降低，這種 現(xiàn)象被稱作“相量消減”。由圖2-6可知，當(dāng)激振頻率趨于動(dòng)力總成剛

10、體共振頻率時(shí)，節(jié)點(diǎn)位置向前移動(dòng)。這時(shí)，系統(tǒng)包括動(dòng)力總成繞打擊中心A作俯仰運(yùn)動(dòng)的剛體模態(tài)和一階彎曲模態(tài)。由于剛體共振頻 率前后的彎曲模態(tài)相位相反，因此彎曲振動(dòng)節(jié)點(diǎn)在上述兩 個(gè)彈性模態(tài)作用下在剛體共振頻率點(diǎn)附近產(chǎn)生移動(dòng)。為保 證節(jié)點(diǎn)位于后懸置之后，應(yīng)使怠速頻率低于動(dòng)力總成共振 頻率。如果車體尺寸太大，無法將動(dòng)力總成彎曲模態(tài)共振 頻率提高至怠速頻率之上，那么應(yīng)安裝動(dòng)力吸振器，如將 散熱器與動(dòng)力總成彈性連接，以在汽車怠速時(shí)抑制動(dòng)力總 成的彎曲共振。這樣當(dāng)汽車怠速時(shí)，動(dòng)力總成懸置系統(tǒng)中只有剛體模態(tài)受到激發(fā)，振動(dòng)節(jié)點(diǎn)減為一個(gè)，并移向打擊 中心圖2-5行點(diǎn)位置對(duì)座椅接地點(diǎn) 一直加速度的影響x.打淘中C怦川的

11、碑曲*音弁量后穹1|慢志B.潑粼點(diǎn)c-共鋒前晌應(yīng)國暮書點(diǎn) m揮舞后啊應(yīng)看后獰點(diǎn)圖2-6節(jié)點(diǎn)的位移圖2T動(dòng)力總成橫置的FF式 汽書四點(diǎn)式懸置系統(tǒng)將圖2-5中前懸置后移，可減少懸置到動(dòng)力總成扭轉(zhuǎn)軸的距 離，降低了懸置系統(tǒng)的扭轉(zhuǎn)剛度，使汽車對(duì)動(dòng)力總成的垂 直振動(dòng)不敏感。同理，降低圖中發(fā)動(dòng)機(jī)頂部懸置，可減少 動(dòng)力總成沿縱向向汽車傳遞的力，使車體對(duì)動(dòng)力總成縱向 振動(dòng)不敏感。圖2-7所示四點(diǎn)式懸置系統(tǒng)中，左、右懸置與車架直接相 連，二者靠近動(dòng)力總成慣性主軸，使動(dòng)力總成垂直振動(dòng)和 扭轉(zhuǎn)振動(dòng)解除耦合；止匕外，在動(dòng)力總成前后各有一懸置沿 汽車縱向中心線布置，通過對(duì)縱向振動(dòng)不敏感的支座，分 別固定在汽車前橫梁和車

12、廂前壁上。2.2.2 動(dòng)力總成縱置的FF式汽車懸置系統(tǒng)配置規(guī)律 動(dòng)力總成縱置的FF式汽車有助于整車質(zhì)量平衡，工作平 穩(wěn)，尤其有利于降低小型汽車的低速振動(dòng)。因?yàn)閼抑迷趧?dòng)力總成彎曲振動(dòng)節(jié)點(diǎn)處不引起車架振動(dòng)，所 以適于安裝低剛度的主懸置，由圖 2-8 a可知，縱置直列五 缸發(fā)動(dòng)機(jī)FF式汽車在動(dòng)力總成質(zhì)心處振幅為零，適于安裝 五點(diǎn)式懸置系統(tǒng)。因?yàn)閯?dòng)力總成前部、中間懸置處振幅約 為變速器懸置處的1/3,所以主懸置應(yīng)布置在前部、中間 懸置位置。止匕外，應(yīng)在變速器尾部安裝低剛度的止動(dòng)式懸 置。在縱置直列四缸發(fā)動(dòng)機(jī) FF式汽車的動(dòng)力總成上，無任何一 點(diǎn)振動(dòng)幅值為零，不適于前述節(jié)點(diǎn)布置原則，具懸置系統(tǒng) 原理與F

13、RU氣車相同，但為支承驅(qū)動(dòng)反力矩作用，應(yīng)適當(dāng) 提高變速器懸置的剛度。2.3 全輪驅(qū)動(dòng)式汽車動(dòng)力總成懸置系統(tǒng)的配置方式與傳動(dòng)系其他布置型式相比，全輪驅(qū)動(dòng)式汽車對(duì)動(dòng)力總成 懸置系統(tǒng)提由了更高的要求：(1)傳動(dòng)系是一個(gè)復(fù)雜的高剛度扭振系統(tǒng)；(2)懸置應(yīng)支承因前輪驅(qū)動(dòng)引起的附加驅(qū)動(dòng)反力矩；(3)牽引力增加后，意味著懸置因負(fù)載變化支承的動(dòng)載荷增 加；(4)全輪驅(qū)動(dòng)式汽車動(dòng)力總成尺寸增加，振動(dòng)質(zhì)量加大，動(dòng) 力總成的彎曲共振頻率有所降低。如前文所述，全輪驅(qū)動(dòng)式汽車動(dòng)力總成多布置在汽車前 部。由于動(dòng)力總成質(zhì)量增加，發(fā)動(dòng)機(jī)側(cè)懸置應(yīng)布置在發(fā)動(dòng) 機(jī)附屬設(shè)備的后部，而變速器懸置有兩種方案可供選擇： 其一，支承在變速器

14、尾部，組成三點(diǎn)或四點(diǎn)式懸置系統(tǒng)用“長基”表示；其二，通過副車架與車架相連，組成五點(diǎn)式懸置系統(tǒng)，用 “短基”表示，如圖2-9所示。在“長基”懸置系統(tǒng)中，由于動(dòng)力總成俯仰振動(dòng)和垂直振 動(dòng)耦合，俯仰振動(dòng)吸收了大量的振動(dòng)能量，降低了動(dòng)力總 成的振動(dòng)強(qiáng)度，從而改善了乘坐舒適性。此外，“長基”懸置系統(tǒng)還具有懸置數(shù)量少，副車架強(qiáng)度 要求低的優(yōu)點(diǎn)。在“短基”懸置系統(tǒng)中，扭轉(zhuǎn)剛度是常 量，且作用距離短，有利于優(yōu)化動(dòng)力總成振型，降低噪聲 水平，并可省略變速器懸置，減少了振動(dòng)力的傳遞。3懸置的布置設(shè)計(jì)要點(diǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力總成是通過橡膠懸置支承在副車架上的，而橡 膠懸置塊是粘彈性元件，二者構(gòu)成了振動(dòng)系統(tǒng)，對(duì)于這個(gè) 復(fù)雜的振

15、動(dòng)系統(tǒng)，懸置點(diǎn)的數(shù)量和懸置的布置形式直接影 響著整個(gè)振動(dòng)系統(tǒng)的固有特性以及振動(dòng)的解耦情況。一般轎車動(dòng)力總成懸置系統(tǒng)通常包括 3 4個(gè)懸置元件，其 中的1 一2個(gè)為液阻懸置，懸置系統(tǒng)隔振性能的好壞不僅與 每個(gè)懸置的性能有關(guān)，而且與這幾個(gè)懸置組合后的特性相關(guān)。懸置系統(tǒng)的隔振設(shè)計(jì)包括 ：確定每個(gè)懸置元件的靜動(dòng)態(tài) 特性、安裝位置和安裝方位。3.1 懸置支承點(diǎn)的數(shù)目懸置點(diǎn)的數(shù)目可以有3、4、5及6點(diǎn)等四種類型。懸置點(diǎn)的 數(shù)目一般根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)變速箱總成的尺寸（特別是長度尺寸）、重量、用途和安裝方式等決定的。3點(diǎn)及4點(diǎn)懸置在汽車上的應(yīng)用最為普遍，懸置點(diǎn)的數(shù)目增 多將難以保證各點(diǎn)的受力均衡，當(dāng)車架變形時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)和

16、車 架失去順從性，使個(gè)別支點(diǎn)因發(fā)生錯(cuò)位而受力過大，反而 影響可靠性。3點(diǎn)式懸置與車架的順從性最好，因三點(diǎn)決定一個(gè)平面，不 受車架變形的影響。而且自振頻率低，抗扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的效果 好。值得推薦的是前懸置采用兩點(diǎn)左右斜置，后端一點(diǎn)緊靠慣 性主軸的布置方案。這種布置具有較好的隔振功能，在4缸機(jī)上得到廣泛的應(yīng)用。而前一點(diǎn)后兩點(diǎn)的三點(diǎn)式多用于 6缸機(jī)。4點(diǎn)式懸置的穩(wěn)定 性好，能克服較大的轉(zhuǎn)矩、反作用力，但扭轉(zhuǎn)剛度較大， 不利于隔離低頻振動(dòng)，必須經(jīng)過合理設(shè)計(jì)才可滿足4缸機(jī)的要求。4點(diǎn)式懸置在6缸機(jī)上的使用最為普遍。5點(diǎn)式懸置一般僅用于重型汽車上，因?yàn)槠浒l(fā)動(dòng)機(jī)變速箱總 成的重量和長度太大，為了避免發(fā)動(dòng)機(jī)缸體后端

17、面與飛輪 殼結(jié)合面上產(chǎn)生過大的彎矩，不得不在變速箱上增加一個(gè)輔助支點(diǎn)，從而形成5點(diǎn)式懸置。但必須經(jīng)過負(fù)荷計(jì)算確定 輔助支點(diǎn)的剛度，輔助支點(diǎn)的剛度不能太大必須有足夠的 柔性，以避免因車架變形而損壞變速箱。本文研究的動(dòng)力總成使用的是三點(diǎn)式懸置，這種方式在日 系小排量發(fā)動(dòng)機(jī)FF橫置的轎車應(yīng)用十分廣泛。3.1.1 三點(diǎn)支撐三點(diǎn)支承的發(fā)動(dòng)機(jī)懸置，在我國大客車行業(yè)是一種較為常見 的形式。上柴D6114系列發(fā)動(dòng)機(jī)和康明斯 B系列、C系歹J及M 系列發(fā)動(dòng)機(jī)均可采用這種結(jié)構(gòu)形式。三點(diǎn)支承具有結(jié)構(gòu)簡 單、占用空間少、容易設(shè)計(jì)和不易產(chǎn)生定位干涉等優(yōu)點(diǎn)； 其缺點(diǎn)是穩(wěn)定性較差，特別是對(duì)冷卻系統(tǒng)由皮帶驅(qū)動(dòng)和裝非 獨(dú)立式空

18、調(diào)的大客車，發(fā)動(dòng)機(jī)的定位不可靠，懸置系統(tǒng)容易 損壞。3.1.2 四點(diǎn)支承四點(diǎn)支承是大客車最為普遍的發(fā)動(dòng)機(jī)懸置結(jié)構(gòu)28 o絕大多數(shù)發(fā)動(dòng)機(jī)，如斯太爾WD61系列、WD61系列和WD61賽列, 日野J08C,杭發(fā)X613冷均為四點(diǎn)支承；上柴 D6114系列發(fā)動(dòng) 機(jī)和康明斯B系列、C系列發(fā)動(dòng)機(jī)也可采用四點(diǎn)支承。四點(diǎn) 支承具有發(fā)動(dòng)機(jī)定位可靠、穩(wěn)定性好的優(yōu)點(diǎn)；具缺點(diǎn)是容 易產(chǎn)生定位干涉，對(duì)有關(guān)零件設(shè)計(jì)和加工的尺寸精度要求較高，前懸置支架容易和水箱支架發(fā)生干涉。本文研究的發(fā)動(dòng) 機(jī)動(dòng)力總成懸置系統(tǒng)就是采用的四點(diǎn)懸置。3.1.3 五點(diǎn)支承所謂五點(diǎn)支承，是指在典型的四點(diǎn)支承的基礎(chǔ)上 ，在變速器 上加輔助支承。重汽

19、公司在早期開發(fā)的斯太爾6091H2俎中檔旅游大客車底盤，即采用了這種五點(diǎn)支承形式。大量實(shí)踐 證明：對(duì)于城市和旅游大客車，如果沒有裝配液力或電渦流 緩速器，一般沒有必要采用五點(diǎn)支承的懸置形式。3.2 懸置支承點(diǎn)的位置懸置點(diǎn)有前懸置和后懸置之分。3點(diǎn)式懸置系統(tǒng)有前2后1和前1后2兩種布置方案。懸置點(diǎn)的位置應(yīng)視具體結(jié)構(gòu)空間和隔振要求而定。本文508動(dòng)力總成采取前2后1布置方案。實(shí)際上一般在發(fā)動(dòng)機(jī)或變速箱上均己提供了預(yù)留的螺孔或 凸臺(tái)，以供安裝懸置支架。甚至有多組螺孔或凸臺(tái)以便選 用。這些螺孔中前懸置用的大多數(shù)分布在缸體前端面下部 或缸體前中部的左右側(cè)面上，后懸置用的分布在飛輪殼兩 端變速箱底部或兩側(cè)

20、。在確定懸置點(diǎn)的位置時(shí)，必須進(jìn)行懸置點(diǎn)的載荷計(jì)算，然 后校核各支點(diǎn)位置是否滿足發(fā)動(dòng)機(jī)制造廠對(duì)支點(diǎn)位置的要 求及對(duì)關(guān)鍵部位的載荷的要求。再根據(jù)撞擊中心理論調(diào)整前后懸置的相對(duì)位置，并適當(dāng)調(diào)整懸置點(diǎn)的橫向位置及高 度方向位置。懸置的最佳安放位置是懸置通過動(dòng)力裝置的自由扭矩轉(zhuǎn)動(dòng) 軸，此時(shí)，懸置只承受發(fā)動(dòng)機(jī)的力和力矩。除此之外，還 需考慮，下面幾個(gè)因素：1 .懸置的位置應(yīng)盡可能的安放在發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)較小的地方， 即節(jié)點(diǎn)。這樣傳遞到懸置的振動(dòng)也很小，安放點(diǎn)一定要遠(yuǎn) 離動(dòng)力裝置反節(jié)點(diǎn)。2 .懸置應(yīng)安放在車架或車身振動(dòng)傳遞率最小的位置，即節(jié) 點(diǎn)。這個(gè)位置對(duì)振動(dòng)的傳遞最不靈敏，車體上的響應(yīng)可以 達(dá)到最小。3 .懸置

21、的放置要盡可能使動(dòng)力裝置的六個(gè)模態(tài)解耦，解耦 后，動(dòng)力裝置就相當(dāng)于六個(gè)獨(dú)立系統(tǒng)，對(duì)一個(gè)模態(tài)進(jìn)行控 制時(shí)，其余模態(tài)不受影響。4 .對(duì)于車身一一懸架系統(tǒng)來說，隔振系統(tǒng)必須有良好的動(dòng) 力吸振效果，一般來說，懸架系統(tǒng)承受垂向作用力的地方 是安裝懸置的好位置，因?yàn)檫@里一般剛度較高，質(zhì)量集 中，通常也是車身第一彎曲模態(tài)節(jié)點(diǎn)。要同時(shí)滿足上面這些要求是不現(xiàn)實(shí)的。對(duì)同一結(jié)構(gòu)來說， 某一個(gè)振動(dòng)模態(tài)節(jié)點(diǎn)位置對(duì)于另一個(gè)模態(tài)可能是反節(jié)點(diǎn)。對(duì)一個(gè)懸置來說，要求一端與動(dòng)力裝置模態(tài)節(jié)點(diǎn)相連，另 一端與車體模態(tài)節(jié)點(diǎn)相連，也很難實(shí)現(xiàn)。另外，布置還受 安裝空間的限制，所以上述原則只是給由一個(gè)參考。動(dòng)力總成懸置系統(tǒng)的布置設(shè)計(jì)與發(fā)動(dòng)機(jī)

22、缸數(shù)、發(fā)動(dòng)機(jī)布置 方式、汽車動(dòng)力傳動(dòng)系的型式及整車隔振性能要求等諸多 因素有關(guān)。汽車動(dòng)力總成傳動(dòng)系統(tǒng)形式的多樣性對(duì)動(dòng)力總成隔振懸置 系統(tǒng)提由了不同的設(shè)計(jì)要求，導(dǎo)致了動(dòng)力總成懸置系統(tǒng)的 布置方式的多樣性。3.3 懸置布置形式懸置是具有三向剛度的彈性元件，按照這三個(gè)剛度軸線和 參考坐標(biāo)軸線間的相對(duì)位置關(guān)系，懸置系統(tǒng)彈性支承的布 置方式可以分為以下三種。3.3.1 平置式這是一種傳統(tǒng)的布置型式，它布局簡單、安裝容易，易于 控制。在這種布置方式中，每個(gè)懸置的三個(gè)互相垂直的剛 度軸a B Y分別和懸置系統(tǒng)的坐標(biāo)系ox、oy、oz平行，如圖3-1所75。由于通過發(fā)動(dòng)機(jī)重心的各坐標(biāo)軸方向平行于懸置的各彈簧

23、作用線，故沿著某一軸方向的線位移在其余兩彈簧中不產(chǎn) 生恢復(fù)力；同樣，繞某一軸回轉(zhuǎn)的角位移在平行于此軸的 彈簧中不產(chǎn)生恢復(fù)力。圖3-2斜置式3.3.2斜置式這是一種目前汽車發(fā)動(dòng)機(jī)中用得最多的布置方式。在這種 布置方式中，彈性支承的三個(gè)剛度軸相對(duì)于參考坐標(biāo)軸存 在一定的角度關(guān)系，一般斜置式的彈性支承都是成對(duì)地對(duì) 稱布置于垂向縱剖面的兩側(cè)，但每對(duì)之間的夾角可以不 同，坐標(biāo)位置也可任意，如圖 3-2所示。這種布置方式的最大優(yōu)點(diǎn)是：它既有較強(qiáng)的橫向剛度，又 有足夠的橫搖柔度，因此特別適用于像汽車發(fā)動(dòng)機(jī)這樣既 要求有較大的橫向穩(wěn)定性，又要求有較低的橫搖固有頻率 以隔振由不均勻扭矩引起的橫搖振動(dòng)。此外，它可

24、以通過 斜置角度，布置位置以及懸置兩個(gè)方向上的剛度比等適當(dāng) 配合來達(dá)到一一橫搖解耦的目的，這是平置式較難做到 的。斜置式懸置布置還有一個(gè)特點(diǎn)：系統(tǒng)六個(gè)自由度的剛度都 和懸置的傾斜角e有關(guān)，因此只要合理選擇傾斜角，就能 使系統(tǒng)的六個(gè)固有頻率落在所期望的范圍內(nèi)。在實(shí)際工作 中選擇傾斜角要比消除耦合振動(dòng)容易實(shí)施，并且能夠取得 良好的隔振效果。3.3.3 會(huì)聚式 這種布置方式的特點(diǎn)就是所有懸置的主要?jiǎng)偠容S會(huì)聚相交 于同一點(diǎn)，如圖2-7所示。除了有良好的穩(wěn)定性外，會(huì)聚式 的最大優(yōu)點(diǎn)就是可以通過調(diào)節(jié)懸置傾斜角和安裝位置，來 獲得六個(gè)完全獨(dú)立的懸置系統(tǒng)的振動(dòng)模態(tài)，而無需將各懸 置布置在包含發(fā)動(dòng)機(jī)重心的平面內(nèi)

25、，因此具有一定的價(jià) 值。但是這種布置型式實(shí)施起來并不容易，而且一般汽車 發(fā)動(dòng)機(jī)并沒有縱向激勵(lì)，斜置式完全能夠滿足隔振要求， 因此會(huì)聚式懸置布置方式應(yīng)用并不廣泛。3.4 動(dòng)力總成安裝角發(fā)動(dòng)機(jī)支承的基本形式如圖3-4所示，e為發(fā)動(dòng)機(jī)的安裝角，小為發(fā)動(dòng)機(jī)主慣性軸與曲軸中心線的夾角，一般為1215°。主慣性軸位置可由試驗(yàn)測(cè)得。發(fā)動(dòng)機(jī)本體相 對(duì)其主慣性軸振動(dòng)，因此，主慣性軸的位置是發(fā)動(dòng)機(jī)支承設(shè) 計(jì)的基點(diǎn)，支承點(diǎn)的布置與發(fā)動(dòng)機(jī)主慣性軸密切相關(guān)。理想 的支承系統(tǒng)是各支承點(diǎn)位于通過主慣性軸的平面上，且關(guān)于主慣性軸對(duì)稱分布。但是由于發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)艙空間及發(fā)動(dòng)機(jī)曲 軸的安裝要求，不可能把懸置支承點(diǎn)安裝在過主慣

26、性軸的 平面內(nèi)，所以發(fā)動(dòng)機(jī)總成安裝時(shí)一般都有一個(gè)傾角e,使 懸置支承點(diǎn)靠近過主慣性軸的平面。3.5 左右懸置點(diǎn)縱向距離的選擇和優(yōu)化能利用缸體和飛輪殼上預(yù)留螺孔的前提下，懸置點(diǎn)的縱向位置應(yīng)盡可能滿足下列條件：3.5.1 撞擊中心理論對(duì)于研究的508動(dòng)力總成懸置系統(tǒng)來說，將因路面沖擊引起 的右懸置處的劇烈擾動(dòng)和由傳動(dòng)軸引起的左懸置處的擾動(dòng) 在另一端懸置處產(chǎn)生的響應(yīng)最小化，是撞擊中心理論的由 發(fā)點(diǎn)。對(duì)于外激頻率較低的發(fā)動(dòng)機(jī)來說，可采用撞擊中心理論確 定前后懸置點(diǎn)的縱向位置。即如圖3-5所示，使前后懸置點(diǎn)JK在互為撞擊中心的位置 QQ上ZLr Ll圖3-5撞擊中心理論示意圖如上圖所示,其中G表示動(dòng)力總

27、成的質(zhì)心，小 %表示支承點(diǎn)與質(zhì)心之間的距 離在X向上的投影勺若左懸置對(duì)動(dòng)力總成產(chǎn)生一個(gè)豎宜向上的激勵(lì)力F,希望在右懸 置處得到的響應(yīng)最小。分析F對(duì)動(dòng)力總成的作用,可知F使動(dòng)力總成產(chǎn)生一個(gè)豎直向 上的平動(dòng)加速度"二產(chǎn)加和縷質(zhì)心Y軸的逆時(shí)針角加速度* = 牛，若滿足=血尤，則右懸置處不產(chǎn)生垂向的運(yùn)動(dòng).這就是撞擊中心理論的理論根據(jù)（呂振華,范讓林2004） （由此出發(fā)可以導(dǎo)出公式3-3 ）o這樣當(dāng)一個(gè)支點(diǎn)受一個(gè)垂向力作用時(shí)，另一個(gè)支點(diǎn)上的響應(yīng)力為零。換言之，如果一個(gè)元件上遇到一個(gè)很大的垂向 沖擊力，由于另一個(gè)元件處于其撞擊中心，故在這個(gè)元件 上不會(huì)引起反應(yīng)，反之亦然。這樣前后懸置上的垂向沖

28、擊 力不會(huì)相互影響，從而可取得良好的隔振效果。按照撞擊中心理論應(yīng)滿足：山 W<3-1)式中工右為左懸置點(diǎn)離動(dòng)力總成重心的縱向距離0為右懸置點(diǎn)離動(dòng)力總成重心的縱向距離4動(dòng)力總成繞Y軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量人式中，4為左懸置點(diǎn)離或力總成吏心的縱向距離“為布懸臂點(diǎn)離動(dòng)力總成重心的縱向距離4動(dòng)力總成繞Y軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣用3.5.2 將懸置點(diǎn)布置在機(jī)體一彎模態(tài)的節(jié)點(diǎn)上對(duì)于較大型的高速發(fā)動(dòng)機(jī)而言，懸置點(diǎn)應(yīng)布置在機(jī)體彎曲 振動(dòng)的節(jié)點(diǎn)上。因?yàn)闄C(jī)體實(shí)際上不是絕對(duì)剛體，在高頻力 作用下它將由現(xiàn)類似直梁的彎曲振動(dòng)。如果將懸置點(diǎn)布置在機(jī)體彎曲振動(dòng)的節(jié)點(diǎn)上，既可避免機(jī) 體的彎曲振動(dòng)力傳給車架，也可防止道路不平引起的振 動(dòng)。通過車架而激起機(jī)體的彎曲振動(dòng)。因?yàn)樵诠?jié)點(diǎn)上不可 能激起梁的振動(dòng)。通常只需考慮機(jī)體的一階彎曲模態(tài)，自振頻率大約在80Hz左右。對(duì)于經(jīng)常行駛在條件較差的道路上的車輛來說，這種結(jié)構(gòu)布置更具有實(shí)用意義。當(dāng)然這種布置還取決于整車布置的空間條件，有可能難以實(shí)現(xiàn)。這種布置方式如圖3-6所示。圖3-5發(fā)動(dòng)機(jī)彎曲振動(dòng)的節(jié)點(diǎn)示意圖這種理論適用于曲軸方向尺寸較大的動(dòng)力總成。