淺談動力總成懸置設計

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；二是能夠對各種振動進行有效的消減，最大程度的提高乘員舒適性。

1 動力總成懸置系統的基本原理

動力總成懸置系統主要是由剛性支架和彈性支承裝置兩部分組成，承擔著發動機、變速器、離合器的重量和沖擊載荷，同時要減少發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。

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

動力總成懸置應該具有良好的隔振作用，一方面，它要阻止作為振源的發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。

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

2 懸置的匹配設計

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，四點式懸置穩定性好，能克服較大的轉矩反作用力，所以是最常見的布置形式。動力總成一般是將發動機和變速器連接在一起，重量和長度較大。為了避免發動機后端面和飛輪殼結合面處產生過大的玩具，或者發動機產生俯仰振動，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角度，通常將動力總成在車輛上的安裝設計一個傾角，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來說，一般推薦當發動機怠速轉動時，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，懸置系統激振頻率比為2。也就是說發動機怠速為600r/min時，點火頻率為30Hz時，發動機懸置系統的自振頻率應該低于15Hz。

2.3 懸置的受力分析

要設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。

按照發動機、變速器、離合器的重量和質心位置，同時考慮空調壓縮機、轉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心位置和總重。

則 L1=293mm

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

F1X519=GX (519-a)，F1X519=426X224

F1=184kg，F2=426-184=242kg

2.4 懸置的零件設計

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生明顯變形，更不能出現斷裂。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。我們在設計時主要計算上下方向的位移。

彈性零件的技術指標主要體現在其三個方向的剛度值，以Z方向為主。在設計該剛度值時，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。重卡行業的經驗值一般按彈性元件靜態變形3-6mm，同時考慮不同發動機，會根據自身的頻率給出推薦剛度值，避免發生共振，影響車輛的舒適性。

3 結束語

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