汽車動力總成懸置系統(tǒng)的解耦優(yōu)化研究及應(yīng)用

廖謝思磊

摘 要：動力總成懸置系統(tǒng)可以將動力總成、車身、底盤這三種部件有效的鏈接在一起，可在動力總成正常運行的同時，還有效降低了汽車發(fā)動機在運行時的振動。所以，動力總成懸置系統(tǒng)在汽車的眾多系統(tǒng)中的地位是極其重要的。本文就對動力總成懸置系統(tǒng)的解耦優(yōu)化系統(tǒng)進行有效優(yōu)化進行闡述，希望對相關(guān)的工作人員提供到一定的幫助作用。

關(guān)鍵詞：汽車動力總成懸置系統(tǒng);懸置參數(shù);解耦優(yōu)化

1 動力總成懸置系統(tǒng)概述

所謂動力總成懸置系統(tǒng)是能夠使動力總成和車架進行連接的部件。目前，我國的懸置系統(tǒng)主要包括膠墊懸置，液壓懸置和半主動懸置以及主動懸置。相比之前的動力總成來說具有更高的穩(wěn)定性和可靠性，不僅能夠有效支撐住動力總成的重量，還具有隔振的作用，因此，在能夠有效保障動力總成正常運行的同時，還可提高駕乘人員乘坐的舒適性。

2 汽車動力總成懸置系統(tǒng)實施解耦優(yōu)化分析研究

（1）力學(xué)模型角度分析。汽車的動力總成主要是采用懸置的方式支撐在汽車的車架或底盤上，在實際中可運用激振的方式對其振動頻率進行分析。當振動的頻率小于三十赫茲，則汽車動力的總成被視為剛體。目前被廣泛運用的橡膠懸置具有良好的彈性和阻尼優(yōu)勢。因此，會起到彈簧的作用，但是由于汽車動力總成的各個支撐點的位置距離較遠，所以起到的作用及其微小，在分析汽車動力總成懸置系統(tǒng)的空間三個正交的彈性軸方向的剛度可使用Ku、Kv以及Kw為代表進行分析。如圖1所示。

從上圖中可觀察到整體的坐標系為G—x0y0z0，圖中中心點G的位置位汽車動力總成的質(zhì)心點，通過上圖也可發(fā)現(xiàn)x0軸與發(fā)動機曲軸軸線是處于平行狀態(tài)，而z0軸則是與其稱上垂直狀態(tài)[1]。從圖中可看出當G—XYZ平動坐標系處于靜平衡的狀態(tài)時，此時是與整體的坐標系重合，當動力總成質(zhì)心分別沿著x、y、z這三個軸向平移，在繞行后產(chǎn)生的轉(zhuǎn)角可表示為θx、θy和θz。因此，廣義坐標向量Q則可表示為：Q=（x，y，z，θx，θy，θz）T，而從圖1中可發(fā)現(xiàn)Kui、Kvi、Kwi則代表的就是第i個懸置沿著彈性主軸的方向而形成的剛度。

（2）數(shù)學(xué)模型角度分析。由于汽車發(fā)動機的動力總成懸置系統(tǒng)的阻尼微小，所以它主要起到的作用是降低共振峰值，在振動較小的作用之下，可以將汽車發(fā)動機動力總成懸置系統(tǒng)帶來的振動阻尼忽略。因此，運用無阻尼自由振動微分方程方式對汽車發(fā)動機動力總成懸置系統(tǒng)進行相關(guān)研究時可以將其表示為：

在上述公式中，Q代表為廣義坐標向量。

為表示為坐標加速度向量;而的公式中M為懸置系統(tǒng)的質(zhì)量矩陣，而懸置系統(tǒng)的剛度矩陣則用K代表出來。

對汽車動力總成懸置系統(tǒng)的固有頻率的主振型進行計算。

從以上公式中可知，矩陣的特征值代表的是汽車動力總成懸置系統(tǒng)的圓頻率，而與其相對應(yīng)的特征向量則就是懸置系統(tǒng)的固有振型。

3 基于能量法進行解耦分析

根據(jù)上述的汽車動力總成懸置系統(tǒng)的質(zhì)量矩陣和振型矩陣，可以從其中看出懸置系統(tǒng)的各階主在發(fā)生振動時的具體能量分布狀況[2]。基于此，將處于第i階時的固有頻率振動能量與第k個在廣義坐標上所能夠分配到的動能量與汽車動力總成懸置系統(tǒng)的總動能運用百分比形式可表示為：

使用能量法進行解耦分析的主要優(yōu)勢就是可以不受發(fā)動機類型和布置形式特點的約束，這樣可以有效地解決復(fù)雜形態(tài)頻率與解耦目標兩者之間的關(guān)系。給予這種優(yōu)勢所以被眾人廣泛運用。

將測試的出來的動力總成懸置系統(tǒng)的固有頻率的結(jié)果可以有效降低優(yōu)化計算過程中產(chǎn)生的誤差，因此，可表示為：

有上述公式可知，?i（x）在上限以及下限之間的取值為|?i（x）-gi|，在其他期間則選取的Six則為懸置系統(tǒng)的變量向量，懸置系統(tǒng)的第i階固有頻率由公式中的?i（x）表示，而gi則表示的是第i階固有頻率的理想數(shù)值數(shù)值。另外，汽車動力總成懸置系統(tǒng)的第i階頻率的加權(quán)因子可由ωi表示出來。

4 解耦優(yōu)化后的汽車動力總成懸置系統(tǒng)應(yīng)用

將解耦優(yōu)化完畢的懸置系統(tǒng)應(yīng)用的到汽車中，一般汽車具有三到四個懸置，左右兩個懸置分別布置在動力總成扭矩軸上，可發(fā)現(xiàn)汽車的整體性能較之以往的汽車動力總成懸置系統(tǒng)得到了很大的改善，在提升車輛順利運行的同時，還降低了汽車在運行中所產(chǎn)生的振動，對汽車可靠性的提升和穩(wěn)定運行都起到了很重要的作用。

5 結(jié)束語

綜上所述，對汽車動力總成懸置系統(tǒng)分別從力學(xué)模型和數(shù)字模型這兩個角度進行了相關(guān)分析，進而有效對其實施解耦優(yōu)化，可使得懸置系統(tǒng)的最大獨有頻率以及最小固有頻率達到相關(guān)標準，進而可進一步的解耦率和求解精度，能夠使目前企業(yè)在開發(fā)新車型的過程中遇到的問題得到解決。同時，還能提高汽車的可靠性，還能夠使汽車的舒適感在一定程度上得到提升?；诖?，相關(guān)工作者應(yīng)當加強對汽車動力總成懸置系統(tǒng)的設(shè)計和開發(fā)工作，能夠更好的促進汽車行業(yè)的發(fā)展。

參考文獻：

[1]尹帥.汽車動力總成懸置系統(tǒng)解耦優(yōu)化及典型工況校核[D].桂林電子科技大學(xué)，2017.

[2]蔣孫權(quán).汽車動力總成懸置系統(tǒng)布置研究[J].科技風，2018（24）：3，12.