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轻型汽车技术总技术纵横
发动机总成悬置系统的仿真优化设计
王毅魏道高
合肥工业大学
摘要
对于某轿车在怠速时发动机总成振动较大的情况,建立发动机悬置系统参数化模
型,利用能量法基本原理,通过机械系统动力学仿真软件对该发动机悬置系统
进行仿真分析,得到系统的固有特性,并对悬置优化设计,减小悬置支反力的幅值,从而

提高发动机的隔振效率,降低整车的振动,解决怠速时的隔振问题。●●●●●●●●,
关键词:悬置系统能量法解藕支反力幅值优化




通常取原点为发动机动力总成质心;轴
引言矗、
与曲轴中心线平行并指向变速箱侧横向, 轴为
,轴由右手定则确定纵向; .,
:
和振动的主要来源。发动机的激振力主要有两类:一、、分别为发动机动力总成绕、和轴转


是发动机旋转运动和上下运动而产生的惯性不平过的角度。Ⅱ
衡;二是由于燃烧而产生的冲击力。发动机的振动通系统动力方程矩阵形式为::
过悬置系统传递给车身,从而引起车身的振动并通式中和分别是系统的质量矩阵和刚度矩阵,即
过车厢壁板的振动产生辐射噪声。发动机悬置系统
隔振性能的优劣直接决定了汽车性能的好坏。

因此对悬置系统进行研究意义重大,其中利用能量
法解藕和悬置刚度优化都可以降低振动。
建立发动机悬置系统动力学模型
发动机悬置系统有三个移动和三个转动,并存是位移向量,,,,,, ;
在不同方向间运动的耦合。发动机悬置系统坐标系父是加速度向量,艾,,艺,,西, ;
是激振力向量,⋯
分别为悬置系统的各方向总往复刚
悬置度;
、、分别为悬置系统的各方向总回转
刚度;
≠为悬置系统的系统耦合刚度
左能量解藕法
动力总成悬置系统的解耦设计方法从能量法
图发动机总成实物简图的角度对悬置系统进行了解耦设计是最有效的手
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段。使用能量法对系统进行解耦设计,可以在原坐利用/建立模型并进行仿真分析得
标系上对系统进行设计。惯量矩阵和刚度矩阵到系统的固有特性:
由悬置元件的刚度和位置决定。在得到了惯量矩阵表
和刚度矩阵之后,可以通过求解特征值和特征向量模态阶数
来求得系统的振型矩阵。通过惯量矩阵和振固有频率. . . . .
型矩阵,可以求出系统做各阶主振动时候的能量占有能量百分比% . . . .
分布,将它写成矩阵的形式,定义为能量分布矩阵。由上表可见第一和第二模态的固有频率接近,
当系统以第阶固有频率振动时,能量分布矩阵的容易产生共振,第二、三、五模态的能量分布分别为
第,元素为: .%、.%、%,显然解藕程度不高,需要进行
,, ∞改善。
该发动机悬置系统载荷集中在左、右两个悬置
式中,和,分别表示第阶主振型的上,其左右悬置向受力之和情况如图所示:
第个元素和第个元素;
,为系统惯量矩阵中第行、第列元
素;为第阶固有频率;,,/,,⋯,。
能量矩阵为×矩阵,对角线/的元素表
示直接分配给第个广义坐标的能量,非对角线
≠的元素表示直接分配给第个广义坐标和
第个广义坐标互相耦合所引起的能量交换。
由此可