【原】懸置系統(tǒng)設(shè)計(jì)與動(dòng)力總成瞬態(tài)沖擊下的振動(dòng)抑制

汽車NVH云講堂 2022-07-26 發(fā)布于廣西

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動(dòng)力總成瞬態(tài)沖擊的工況主要有如下幾種情況：

· 點(diǎn)火、熄火過程

· 換擋沖擊

· 車輛行駛粗糙路面

· 急加速、急減速

· 等

一、動(dòng)力總成在沖擊激振下的響應(yīng)

· 點(diǎn)火、熄火過程：傾覆力矩、慣性力、慣性力矩的突然變化導(dǎo)致動(dòng)力總成劇烈的晃動(dòng)（見圖1），而車內(nèi)經(jīng)常能夠明顯的感覺到這種（有時(shí)類似整車性的）晃動(dòng)，如果懸置系統(tǒng)調(diào)整的不合適，車內(nèi)晃動(dòng)有明顯的衰減過程，整個(gè)車輛感覺沒有沉重感。很多時(shí)候點(diǎn)火、熄火過程能夠明顯的顯示出懸置系統(tǒng)對(duì)于其他沖擊工況下的表現(xiàn)。對(duì)于點(diǎn)熄火振動(dòng)大小的評(píng)價(jià)是測(cè)量座椅的振動(dòng)加速度。

圖1 發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)態(tài)激勵(lì)力

· 換擋沖擊：換擋沖擊所引起的動(dòng)力總成的響應(yīng)主要是由于扭矩的突變導(dǎo)致動(dòng)力總成晃動(dòng)，這些性能除了各個(gè)懸置主簧的線性段剛度之外，還需要考慮各個(gè)方向的限位設(shè)計(jì)是否合理。有時(shí)對(duì)于抗扭懸置需要認(rèn)真考察。

· 車輛行駛粗糙路面：車輛行駛粗糙路面更多的會(huì)激起動(dòng)力總成的垂向跳動(dòng)，一般動(dòng)力總成懸置系統(tǒng)的垂向模態(tài)會(huì)處于路面激勵(lì)頻率范圍內(nèi)，因此如何從剛度和阻尼上抑制動(dòng)力總成的垂向跳動(dòng)是需要認(rèn)真設(shè)計(jì)的。

· 急加速、急減速、急轉(zhuǎn)彎：這些工況更多的會(huì)使動(dòng)力總成在縱向和側(cè)向方向運(yùn)動(dòng)較大，如果這些方向懸置系統(tǒng)剛度較弱，在急加速、急減速、急轉(zhuǎn)彎時(shí)，動(dòng)力總成的運(yùn)動(dòng)會(huì)滯后車身的運(yùn)動(dòng)，整個(gè)系統(tǒng)會(huì)感覺不協(xié)調(diào)，或有車身發(fā)飄的感覺等。見圖2。

圖2 動(dòng)力總成與車身之間的運(yùn)動(dòng)關(guān)系

二、瞬態(tài)沖擊對(duì)懸置系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求

一般瞬態(tài)沖擊的頻率都不高，而引起動(dòng)力總成的位移卻很大。某種程度上，瞬態(tài)沖擊導(dǎo)致動(dòng)力總成的晃動(dòng)并不能算做NVH問題，而應(yīng)更多的歸結(jié)為乘適性問題。但懸置系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)不得不考慮這一問題的影響。對(duì)于動(dòng)力總成瞬態(tài)沖擊下晃動(dòng)的抑制要求懸置要有較大的剛度和阻尼，但顯然這和懸置隔振的要求是矛盾的。但并不是不能平衡，依據(jù)我們自己的經(jīng)驗(yàn)，至少可以從以下幾個(gè)方面考慮：

1、首先要明白懸置線性段剛度和非線性段剛度的作用（見圖3）：現(xiàn)在看來，懸置線性段剛度的功能并不僅僅是隔振，線性段剛度也要兼具初級(jí)的動(dòng)力總成晃動(dòng)抑制動(dòng)能（初級(jí)工況可以界定為：點(diǎn)火、熄火、換擋、POT、中度急加、中度急減等），這就要求懸置系統(tǒng)在任何一個(gè)方向上的系統(tǒng)剛度都不能太軟，因此懸置系統(tǒng)布置匹配時(shí)就應(yīng)該很好的考慮這個(gè)問題，確保任何一個(gè)方向上系統(tǒng)剛度都是均衡的。

圖 3 懸置非線性曲線

2、從系統(tǒng)固有頻率考慮，盡量將Fore/Aft、Lateral、Roll、Yaw等不存在發(fā)動(dòng)機(jī)激振力的方向模態(tài)做得高一些，而Bounce和P/T Roll兩個(gè)方向需要分情況考慮：

1）若系統(tǒng)中沒有液阻懸置，Bounce和P/T Roll方向的模態(tài)盡量做的高一些，這樣在兼顧NVH性能的前提下又能抑制動(dòng)力總成瞬態(tài)沖擊下的響應(yīng)；

2）若系統(tǒng)中包含液阻懸置，而此液阻懸置的主要功能是低頻晃動(dòng)控制，則匹配時(shí)Bounce模態(tài)可以略低，而P/T Roll需高一些；若此液阻懸置的主要功能是怠速振動(dòng)控制，則Bounce模態(tài)需高一些，而P/T Roll可以略低。

3、不要過高的期望非線性段對(duì)于初級(jí)動(dòng)力總成晃動(dòng)有很好的抑制效果，因?yàn)榫€性段是有一定的自由行程的，很多初級(jí)的晃動(dòng)可能超不過這段行程，非線性段剛度需重點(diǎn)關(guān)注對(duì)極端的負(fù)載的抑制。

4、用于低頻動(dòng)力總成晃動(dòng)控制的液阻懸置，滯后角的大小及所處頻率是一個(gè)極為重要的參數(shù)。首先滯后角的最大值需不能低于一個(gè)值，比如大于45°（見圖4），即使說，液阻懸置的阻尼需足夠大，其次，滯后角最大值所處頻率應(yīng)在動(dòng)力總成Bounce模態(tài)附近，否則晃動(dòng)抑制效果不理想。當(dāng)然動(dòng)剛度也需要詳加考慮。

圖4 某液壓懸置滯后角測(cè)試值

5、對(duì)于前橫置動(dòng)力總成晃動(dòng)的抑制，需首先從承載懸置著手，原因：

1）承載懸置對(duì)P/T Roll模態(tài)影響略小，而對(duì)Bounce等其他模態(tài)影響較大，提高承載懸置的剛度可以改善動(dòng)力的晃動(dòng)；

2）從怠速NVH性能考慮，抗扭懸置對(duì)車內(nèi)NVH性能的影響較大（主要原因是波動(dòng)的傾覆力矩主要通過抗扭懸置傳遞），而承載懸置所承受的波動(dòng)載荷一般略小，更改承載懸置可以在不過度犧牲NVH性能的前提下提高晃動(dòng)抑制效果。

圖5 車輛點(diǎn)火振動(dòng)機(jī)理

6、一般瞬態(tài)沖擊的頻率都不大，而引起動(dòng)力總成的位移卻很大。某種程度上，瞬態(tài)沖擊導(dǎo)致動(dòng)力總成的晃動(dòng)并不能算做NVH問題，而應(yīng)更多的歸結(jié)為乘適性問題。但懸置系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)不得不考慮這一問題的影響。對(duì)于動(dòng)力總成瞬態(tài)沖擊下晃動(dòng)的抑制要求懸置要有較大的剛度和阻尼，但顯然這和懸置隔振的要求是矛盾的。但并不是不能平衡，依據(jù)我們自己的經(jīng)驗(yàn)，至少可以從以下幾個(gè)方面考慮：

1）對(duì)于縱置動(dòng)力總成，由于懸置安裝的特殊性，懸置分工并沒有橫置發(fā)動(dòng)機(jī)明確，因此需要通盤從模態(tài)分布上考慮，但必須的一點(diǎn)是，提高各個(gè)方向的模態(tài)有利于晃動(dòng)的抑制。

2）對(duì)于抗扭懸置的設(shè)計(jì)，從目前來看需要認(rèn)真考慮，圖片B是速騰的一個(gè)后拉桿懸置主簧結(jié)構(gòu)（圖6）。這種結(jié)構(gòu)對(duì)瞬態(tài)扭矩變動(dòng)下發(fā)動(dòng)機(jī)的晃動(dòng)抑制是有好處。