动力总成悬置系统的隔振原理及其设计

    1　总成悬置系统的概述

    动力总成悬置是连接发动机和车架之间的部分，与发动机和变速器一起称为“动力总成悬置系统”。动力总成悬置系统功能的好坏直接影响整车的性能。要提高动力总成悬置系统的隔振性能，目前国内外主要通过以下两种方法来实现：(1) 从悬置元件入手。即通过合理设计悬置元件，使悬置元件的自身动特性更能接近最佳状态，更能满足动力总成隔振的各种性能要求。(2) 从悬置系统整体入手。即应用振动理论对动力总成悬置系统进行优化设计，使得动力总成悬置系统的整体隔振性能达到最优状态。随着发动机悬置元件将日趋完善，对汽车振动造成的负面影响起到了有效的缓解作用。但是液压悬置要求高、成本高、制造工艺复杂，因此，也使液压悬置的广泛应用受到了限制。于是对多个悬置元件组成的悬置系统进行研究设计，期望通过合理的位置、刚度、阻尼配置达到理想的隔振效果，成为研究热点。

    2　动力总成悬置系统的隔振原理

    2.1　动力总成悬置系统的几点假设

    动力总成悬置系统是一个复杂的六自由度振动系统，对其进行隔振分析是非常复杂的，在研究和设计该系统时作如下假设：(1)假设动力总成及车架是绝对缸体结构；(2)假设发动机的旋转角速度是一个常数；(3)发动机在水平方向和铅垂分别独立的研究以下几种振动：发动机的铅垂振动、回转力矩引起的发动机的振动、发动机绕横轴的振动、发动机绕铅垂轴的振动和横向干扰力的振动。

    2.2　动力总成激励分析

    概括起来，引起发动机振动的振源有：(1) 不平衡的回转运动质量所产生的离心力及离心力矩；(2)不平衡的往复运动质量所产生的惯性力及惯性力矩；(3)不平衡的反作用简谐扭矩；(4)个别气缸不发火或爆发压力不均匀；(5)因机身(曲柄箱)刚性不足导致内力矩输出引起的弯曲振动；(6)路面不平坦引起的振动，一般为2.5SHz以下的低频随机振动；(7)由汽车行驶中加速或刹车时的惯性力引起的纵向振动。

    本文重点分析四缸四冲程发动机的激励。直列四缸四冲程发动机可视为由曲柄连接起来的几个单缸发动机。作用在直列多缸发动机上的干扰力和干扰力矩都是曲轴转角的周期函数，它们将引起发动机和车架的振动，为了减小这种有害振动，除了合理布置曲柄间的相互位置、采取有效的平衡方法和点火顺序来消除或减少干扰外，还应采取隔振措施来减少发动机传给车架的干扰力。

    2.3　隔振理论