汽車動力總成懸置系統的解耦優化研究及應用

廖謝思磊

摘 要：動力總成懸置系統可以將動力總成、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動機在運行時的振動。所以，動力總成懸置系統在汽車的眾多系統中的地位是極其重要的。本文就對動力總成懸置系統的解耦優化系統進行有效優化進行闡述，希望對相關的工作人員提供到一定的幫助作用。

關鍵詞：汽車動力總成懸置系統;懸置參數;解耦優化

1 動力總成懸置系統概述

所謂動力總成懸置系統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實施解耦優化分析研究

（1）力學模型角度分析。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心點，通過上圖也可發現x0軸與發動機曲軸軸線是處于平行狀態，而z0軸則是與其稱上垂直狀態[1]。從圖中可看出當G—XYZ平動坐標系處于靜平衡的狀態時，此時是與整體的坐標系重合，當動力總成質心分別沿著x、y、z這三個軸向平移，在繞行后產生的轉角可表示為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中可發現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）數學模型角度分析。由于汽車發動機的動力總成懸置系統的阻尼微小，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，可以將汽車發動機動力總成懸置系統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動機動力總成懸置系統進行相關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為懸置系統的質量矩陣，而懸置系統的剛度矩陣則用K代表出來。

對汽車動力總成懸置系統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的圓頻率，而與其相對應的特征向量則就是懸置系統的固有振型。

3 基于能量法進行解耦分析

根據上述的汽車動力總成懸置系統的質量矩陣和振型矩陣，可以從其中看出懸置系統的各階主在發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勢就是可以不受發動機類型和布置形式特點的約束，這樣可以有效地解決復雜形態頻率與解耦目標兩者之間的關系。給予這種優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的固有頻率的結果可以有效降低優化計算過程中產生的誤差，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則為懸置系統的變量向量，懸置系統的第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值數值。另外，汽車動力總成懸置系統的第i階頻率的加權因子可由ωi表示出來。

4 解耦優化后的汽車動力總成懸置系統應用

將解耦優化完畢的懸置系統應用的到汽車中，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，可發現汽車的整體性能較之以往的汽車動力總成懸置系統得到了很大的改善，在提升車輛順利運行的同時，還降低了汽車在運行中所產生的振動，對汽車可靠性的提升和穩定運行都起到了很重要的作用。

5 結束語

綜上所述，對汽車動力總成懸置系統分別從力學模型和數字模型這兩個角度進行了相關分析，進而有效對其實施解耦優化，可使得懸置系統的最大獨有頻率以及最小固有頻率達到相關標準，進而可進一步的解耦率和求解精度，能夠使目前企業在開發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。基于此，相關工作者應當加強對汽車動力總成懸置系統的設計和開發工作，能夠更好的促進汽車行業的發展。

參考文獻：

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

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