淺談動力總成懸置設(shè)計

郭森懷，馬昭，李惠斌

（陜西重型汽車有限公司，陜西 西安 710200）

前言

動力總成是車輛的動力來源，在工作過程中會產(chǎn)生不平衡力和力矩以及路面的不平度是造成汽車振動的主要振動源。動力總成懸置要保證兩個基本功能，一是有效地承載動力總成，保證在各種工況下都能夠可靠的工作；二是能夠?qū)Ω鞣N振動進行有效的消減，最大程度的提高乘員舒適性。

1 動力總成懸置系統(tǒng)的基本原理

動力總成懸置系統(tǒng)主要是由剛性支架和彈性支承裝置兩部分組成，承擔著發(fā)動機、變速器、離合器的重量和沖擊載荷，同時要減少發(fā)動機工作時的振動和噪聲，限制動力總成的最大位移，避免與周邊零部件干涉。

懸置系統(tǒng)性能通常用傳遞β來衡量，也就是把來自發(fā)動機的振動通過懸置系統(tǒng)傳遞到車架的數(shù)量。當β＞1時，表示懸置系統(tǒng)正在增加來自發(fā)動機的振動，其自振頻率接近于發(fā)動機的點火頻率，從而產(chǎn)生共振。當β＜1時，表示懸置系統(tǒng)正在減少來自發(fā)動機的振動，起到了隔振作用。所以設(shè)計懸置時，首先要考慮發(fā)動機的點火頻率，避開共振點。

動力總成懸置應(yīng)該具有良好的隔振作用，一方面，它要阻止作為振源的發(fā)動機相車架傳遞振動力，這類形式稱為主動隔振；另一方面，懸置必須阻止路面不平激勵等傳給發(fā)動機的振動和沖擊，并使動力總成作為動力吸振器來衰減車架的振動能量，這種隔振形式稱作被動隔振。因此懸置具有雙向隔振的特性。

發(fā)動機的振動主要來源于兩處，一是由氣缸內(nèi)點火燃燒，曲軸輸出脈沖扭矩引起的激擾；二是由發(fā)動機往復(fù)運動的活塞和連桿等造成的慣性力不平衡的垂直振動。發(fā)動機在怠速和額定功率時是共振的易發(fā)區(qū)，所以在設(shè)計時都要考慮。

2 懸置的匹配設(shè)計

2.1 動力總成懸置的布置形式

動力總成懸置的安裝方式有三點式、四點式、五點式。三點式主要用于乘用車、微型車，四點式用在輕型車中型車，四點式懸置穩(wěn)定性好，能克服較大的轉(zhuǎn)矩反作用力，所以是最常見的布置形式。動力總成一般是將發(fā)動機和變速器連接在一起，重量和長度較大。為了避免發(fā)動機后端面和飛輪殼結(jié)合面處產(chǎn)生過大的玩具，或者發(fā)動機產(chǎn)生俯仰振動，很多車在變速器上增加了一個輔助支撐點，就由四點式變成五點式。五點式用在重型車上。由于該支點距動力總成質(zhì)心最遠，又是過定位點，因此輔助支撐剛度不能太大，以免因車架變形而算壞變速器或懸置支架。有的車型變速器重量小，基本不用再增加第五支點。

為了保證動力總成與車橋之間的傳動軸在一個合理的旋轉(zhuǎn)角度，通常將動力總成在車輛上的安裝設(shè)計一個傾角，比方說動力總成軸線中心與車架上平面有0-3度夾角。

2.2 懸置的固有頻率

對于一個好的懸置系統(tǒng)來說，一般推薦當發(fā)動機怠速轉(zhuǎn)動時，傳遞率不大于0.4，對于橡膠材料，其相對組你洗漱為0.1，當傳遞率為0.4時，懸置系統(tǒng)激振頻率比為2。也就是說發(fā)動機怠速為600r/min時，點火頻率為30Hz時，發(fā)動機懸置系統(tǒng)的自振頻率應(yīng)該低于15Hz。

2.3 懸置的受力分析

要設(shè)計各點懸置剛性零件和彈性零件，必須知道其受力狀況，所以首先要進行懸置點的受力分析。

按照發(fā)動機、變速器、離合器的重量和質(zhì)心位置，同時考慮空調(diào)壓縮機、轉(zhuǎn)向油泵等附件的重量，對整個動力總成重量進行力學疊加，可以計算出動力總成的質(zhì)心位置和總重。

則 L1=293mm

根據(jù)前后懸置點到動力總成質(zhì)心位置的距離，利用力學杠桿原理，計算出懸置點的受力大小。

F1X519=GX (519-a)，F(xiàn)1X519=426X224

F1=184kg，F(xiàn)2=426-184=242kg

2.4 懸置的零件設(shè)計

懸置的零件包含兩部分，剛性部分主要作用是支撐動力總成，需要保證在各種工況下不發(fā)生明顯變形，更不能出現(xiàn)斷裂。不同車型對懸置的強度要求也不一樣，比如自卸車主要是在工地、礦區(qū)行駛，路面狀況較差，要求懸置的強度和剛度都大一些；物流運輸牽引車主要在良好公路運行，路面條件好，顛簸幅度小，所以對懸置的強度和剛度要求低一些。

彈性部分主要起減震作用，要求具有一定的剛度和彈性。車輛行駛過程中，動力總成會在前后、上下、左右等各個方向產(chǎn)生一定的位移，其中以上下方向位移量最大，通常達到10-20mm。我們在設(shè)計時主要計算上下方向的位移。

彈性零件的技術(shù)指標主要體現(xiàn)在其三個方向的剛度值，以Z方向為主。在設(shè)計該剛度值時，一般要考慮車輛的行駛工況。比如自卸車路況較差，動力總成跳動量大，沖擊也大，彈性懸置的剛度值應(yīng)該適當選大一些；物流運輸牽引車路況較好，剛度值適當選小一些。重卡行業(yè)的經(jīng)驗值一般按彈性元件靜態(tài)變形3-6mm，同時考慮不同發(fā)動機，會根據(jù)自身的頻率給出推薦剛度值，避免發(fā)生共振，影響車輛的舒適性。

3 結(jié)束語

在動力總成懸置設(shè)計過程中，應(yīng)該首先進行理論計算，再進行試驗驗證，以理論計算為指導(dǎo)，以試驗驗證為基準，最終要用實踐來檢驗，需要循環(huán)改進，以達到最佳效果，使得懸置系統(tǒng)符合使用要求。