汽车发动机悬置系统分析、布置方法、设计流程及悬置软垫的设计.pdf

汽车发动机悬置系统分析、布置方法、设计流程及悬置软垫的设计

汽车发动机悬置系统分析、布置方法、设计流程及悬置软垫的设计

悬置系统:

发动机本身是一个内在的振动源，同时也受到来自外部的各种振动干扰。引起零部件的损
坏和乘坐的不舒适等。所以设置悬置系统，把发动机传递到支承系统的振动减小到最低限
度。成功地控制振动，主要取决于悬置系统的结构型式、几何位置及悬置软垫的结构、刚
度和阻尼等特性。确定—个合理的悬置系统是一件相当复杂的工作，它要满足—系列静态
及动态的性能要求，同时又受到各种条件的约束，这些大大增加了设计的难度。一般来讲
对发动机悬置系统有如下要求。

①能在所有工况下承受动、静载荷，并使发功机总成在所有方向上的位移处于可接受的
范围内，不与底盘上的其他零部件发生干涉。同时在发动机大修前，不出现零部件损坏。

②能充分地隔离由发动机产生的振动向车架及驾驶室的传递，降低振动噪声。

③能充分地隔离由于路面不平产生的通过悬置而传向发动机的振动，降低振动噪声。

④保证发动机机体与飞轮壳的连接面弯矩不超过发动机厂家的允许值。

悬置系统的激振源:

作用于发动机悬置系统的激振源主要如下：

①发动机起动及熄火停转时的摇动；

②怠速运转时的抖动；

③发动机高速运转时的振动；

④路面冲击所引起的车体振动；

⑤大转矩时的摇动；

⑥汽车起步或变速时转矩变化所引起的冲击；

⑦过大错位所引起的干涉和破损。

作用在发动机悬置上的振动频率十分广泛。按振动频率可以把振动分为高频振动和低频振
动。频率低于30Hz的低频振动源如下：
①发动机低速运转时的转矩波动；

②在发动机低速运转时由于惯性力及其力偶使动力总成产生的振动；

③轮胎旋转时由于轮胎动平衡不好使车身产生的振动；

④路面不平使车身产生的振动；

⑤由于传动系的联轴器工作不佳产生附加力偶和推力，使动力装置产生的振动。

频率高于30Hz的高频振动源如下：

①在发动机高速运转时，由于惯性力及其力偶使动力总成产生的振动；

②变速时产生的振动；

③燃烧压力脉动使机体产生的振动；

④发动机配气机构产生的振动；

⑤曲轴的弯曲振动和扭振；

⑥动力总成的弯曲振动和扭振；

⑦传动轴不平衡产生的振动。

总之，使发动机总成产生振动的主要振源概括起来有两类：一为内振源，主要是由于燃烧
脉动、活塞和连杆的运动产生的不平衡力和力矩。二为外振源，主要来源于不平的道路或
传动系。这两种振源几乎总是同时作用，使发动机处于复杂的振动状态。

(1)燃烧激振频率

这是由发动机气缸内混合气燃烧，曲轴输出脉冲转矩，由于转矩周期性地发生变化，导致
发动机上反作用转矩（又称倾覆力矩）的波动。这种波动使发动机产生周期性的扭转振动，
其振动频率实际上就是发动机的发火频率，计算公式为：

f1＝2×i×n/60/τ

式中：f1－点火干扰频率；Hz

τ－发动机冲程数；(2或4)

i－发动机气缸数；

n－曲轴转速，r/min
(2)惯性力激振频率

由不平衡的旋转质量和往复运动的质量所引起的惯性激振力和力矩的激振频率为：

f2＝Q×n/60

式中：f2－惯性力激振频率；

Q－比例系数(一级不平衡力或力矩Q＝1，二级不平衡力或力矩Q＝2)。

不平衡惯性力的激振频率与发动机的缸数无关，但惯性力的不平衡量与发动机缸数和结构
特征有着密切的关系。

关于外振源，归根结底是路面的激励，通过车轮、驱动系统、转向系统及车架等而传递到
动力总成，所以在选择悬置系统的固有频率时，需要考虑到车辆与发动机连接部分的共振
频率。

因此，悬置系统特性的选择首先要隔离发动机自身的振动，即不让发动机不平衡力造成的
振动过分地传向车体。这就要求悬置系统的固有频率低于发动机怠速工况下激振频率的
0.7倍。车体结构振动的降低，十分有利于降低结构振动造成的噪声。目前汽车发动机的
悬置软垫都相当软，发动机的固有频率大多处在6－20Hz的范围内。如此低的频率，当
汽车以正常车速行驶时，刚好处于不平道路的低频激励阶段，这就带来了路面激励下发动
机的晃动问题。在低频段内，发动机的固有频率与整车特性匹配不当时，路面激励所造成
的发动机晃动可能引起汽车乘坐舒适性下降，也可能影响到汽车的操作性。

悬置系统的布置

1)悬置点的数量

悬置点的数量根据动力总成的长度、质量、用途和安装方式等决定。悬置系统可以有3、
4、5点悬置，典型的布置见图3－16－1。

一般在汽车上采用三点及四点悬置系统。因为在振动比较大时，如果悬置点的数目增多，
当车架变形时，有的悬置点会发生错位，使发动机或悬置支架受力过大而造成损坏。

三点式悬置与车架的顺从性最好，因为三点决定一个平面，不受车架变形的影响，而且固
有频率低，抗扭转振动的效果好。值得推荐