【原】悬置系统设计与动力总成瞬态冲击下的振动抑制

动力总成瞬态冲击的工况主要有如下几种情况：

·    点火、熄火过程

·    换挡冲击

·    车辆行驶粗糙路面

·    急加速、急减速

·    等

一、动力总成在冲击激振下的响应

·    点火、熄火过程：倾覆力矩、惯性力、惯性力矩的突然变化导致动力总成剧烈的晃动（见图1），而车内经常能够明显的感觉到这种（有时类似整车性的）晃动，如果悬置系统调整的不合适，车内晃动有明显的衰减过程，整个车辆感觉没有沉重感。很多时候点火、熄火过程能够明显的显示出悬置系统对于其他冲击工况下的表现。对于点熄火振动大小的评价是测量座椅的振动加速度。

图1 发动机动态激励力

·    换挡冲击：换挡冲击所引起的动力总成的响应主要是由于扭矩的突变导致动力总成晃动，这些性能除了各个悬置主簧的线性段刚度之外，还需要考虑各个方向的限位设计是否合理。有时对于抗扭悬置需要认真考察。

·    车辆行驶粗糙路面：车辆行驶粗糙路面更多的会激起动力总成的垂向跳动，一般动力总成悬置系统的垂向模态会处于路面激励频率范围内，因此如何从刚度和阻尼上抑制动力总成的垂向跳动是需要认真设计的。

·    急加速、急减速、急转弯：这些工况更多的会使动力总成在纵向和侧向方向运动较大，如果这些方向悬置系统刚度较弱，在急加速、急减速、急转弯时，动力总成的运动会滞后车身的运动，整个系统会感觉不协调，或有车身发飘的感觉等。见图2。

图2 动力总成与车身之间的运动关系

二、瞬态冲击对悬置系统设计的要求

一般瞬态冲击的频率都不高，而引起动力总成的位移却很大。某种程度上，瞬态冲击导致动力总成的晃动并不能算做NVH问题，而应更多的归结为乘适性问题。但悬置系统设计时不得不考虑这一问题的影响。对于动力总成瞬态冲击下晃动的抑制要求悬置要有较大的刚度和阻尼，但显然这和悬置隔振的要求是矛盾的。但并不是不能平衡，依据我们自己的经验，至少可以从以下几个方面考虑：

1、  首先要明白悬置线性段刚度和非线性段刚度的作用（见图3）：现在看来，悬置线性段刚度的功能并不仅仅是隔振，线性段刚度也要兼具初级的动力总成晃动抑制动能（初级工况可以界定为：点火、熄火、换挡、POT、中度急加、中度急减等），这就要求悬置系统在任何一个方向上的系统刚度都不能太软，因此悬置系统布置匹配时就应该很好的考虑这个问题，确保任何一个方向上系统刚度都是均衡的。

图 3 悬置非线性曲线

2、  从系统固有频率考虑，尽量将Fore/Aft、Lateral、Roll、Yaw等不存在发动机激振力的方向模态做得高一些，而Bounce和P/T Roll两个方向需要分情况考虑：

1）若系统中没有液阻悬置，Bounce和P/T Roll方向的模态尽量做的高一些，这样在兼顾NVH性能的前提下又能抑制动力总成瞬态冲击下的响应；

2）若系统中包含液阻悬置，而此液阻悬置的主要功能是低频晃动控制，则匹配时Bounce模态可以略低，而P/T Roll需高一些；若此液阻悬置的主要功能是怠速振动控制，则Bounce模态需高一些，而P/T Roll可以略低。

3、  不要过高的期望非线性段对于初级动力总成晃动有很好的抑制效果，因为线性段是有一定的自由行程的，很多初级的晃动可能超不过这段行程，非线性段刚度需重点关注对极端的负载的抑制。

4、  用于低频动力总成晃动控制的液阻悬置，滞后角的大小及所处频率是一个极为重要的参数。首先滞后角的最大值需不能低于一个值，比如大于45°（见图4），即使说，液阻悬置的阻尼需足够大，其次，滞后角最大值所处频率应在动力总成Bounce模态附近，否则晃动抑制效果不理想。当然动刚度也需要详加考虑。

图4 某液压悬置滞后角测试值

5、  对于前横置动力总成晃动的抑制，需首先从承载悬置着手，原因：

1）承载悬置对P/T Roll模态影响略小，而对Bounce等其他模态影响较大，提高承载悬置的刚度可以改善动力的晃动；

2）从怠速NVH性能考虑，抗扭悬置对车内NVH性能的影响较大（主要原因是波动的倾覆力矩主要通过抗扭悬置传递），而承载悬置所承受的波动载荷一般略小，更改承载悬置可以在不过度牺牲NVH性能的前提下提高晃动抑制效果。

图5 车辆点火振动机理

6、  一般瞬态冲击的频率都不大，而引起动力总成的位移却很大。某种程度上，瞬态冲击导致动力总成的晃动并不能算做NVH问题，而应更多的归结为乘适性问题。但悬置系统设计时不得不考虑这一问题的影响。对于动力总成瞬态冲击下晃动的抑制要求悬置要有较大的刚度和阻尼，但显然这和悬置隔振的要求是矛盾的。但并不是不能平衡，依据我们自己的经验，至少可以从以下几个方面考虑：

1）  对于纵置动力总成，由于悬置安装的特殊性，悬置分工并没有横置发动机明确，因此需要通盘从模态分布上考虑，但必须的一点是，提高各个方向的模态有利于晃动的抑制。

2）  对于抗扭悬置的设计，从目前来看需要认真考虑，图片B是速腾的一个后拉杆悬置主簧结构（图6）。这种结构对瞬态扭矩变动下发动机的晃动抑制是有好处。

图6 抗扭拉杆主簧结构

6、对于前置前驱车来说，绕曲轴模态与F/A模态耦合程度也对点熄火振动有较大影响（见图7）。

图7 绕曲轴模态与F/A模态耦合对点熄火振动的影响