《动力总成悬置支架振动噪声设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《动力总成悬置支架振动噪声设计（6页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、动力总成悬置支架振动噪声设计NVH Design of Powertrain Mount Bracket辛雨，火进，梁耕龙（北京汽车新能源汽车有限公司、北京、102606）摘要：动力总成悬置支架振动噪声设计关系到整车振动噪声，它是动力总成悬置系统 设计的必要部分。本文介绍了悬置支架振动噪声设计方法，包括结构设计，模态设计，赫 刚度与动刚度设计等。通过案例，分析了悬置支架结构与悬置布置、悬置解耦结果的关系; 悬置支架的模态分析、设计要求；悬置支架的静刚度设计方法及要求；悬置支架的动刚度 设计及判断依据等。在悬置支架模态计算、赫刚度和动刚度计算中，使用HyperMesh软件进行几何处理， 网格划分
2、，使用HyperView或HyperGraph进行结果显示，可以大大提高悬置支架振动噪声 设计的效率.关键词：模态，静刚度，动刚度，HyperWorksAbstract： NVH design of powertrain mount bracket is very important, and it is a necessary part of powertrain mount system design. It consists of structure design, modal design, stiffness design, point mobility design, etc. S
3、tructure design relates to mount arrangement and optimization of mount decoupling ratio. Modal of mount bracket is designed to prevent from resonance. Stiffness is designed fovibration isolation efficiency of the mount system. Point mobility is essential for isolation of vibration of every frequency
4、.When we calculate the modal, stiffness, point mobility of the mount bracket. HperMesh software can help us in the geometry clean and the mesh rezoning HyperView and HyperGraph software can help us display the result. Using HyperWorks software can improve the design efficiency greatly.Keywords： moda
5、l, stiffness, point mobility, HyperWorks0引言悬置系统是指动力总成（包括发动机、离合器及变速器等）与车架或车身之间的弹性连 接系统，该系统的好坏直接关系到发动机与车体之间的振动传递，影响整车的振动噪声性 能。在悬置系统中，悬置起到支承发动机，衰减和隔离发动机振动的重要作用，对整车的 振动噪声水平起到重要影响。而悬置支架起到连接悬置与发动机、车架或车身的重要作用, 悬置支架的设计成功与否，对悬置系统本身的性能起到很大影响。自从汽车振动噪声性能引起国内汽车公司重视以来，对动力总成悬置支架的优化设计 就引起了振动噪声工程师的一致重视，出现了一系列针对动力总成悬
6、置支架进行优化的案 例1-4 o随着国内振动噪声研究水平的不断提高，振动噪声工程师的工作已经从单纯的 出现振动噪声问题后进行优化，逐步转移到进行合理的正向振动噪声设计，并在样车设计 的前期解决振动噪声问题的思路上来【5】。1支架结构形式动力总成悬置支架结构首先与发动机的布置，车架或车身上各零部件的结构布置相关。 同时，动力总成悬置支架结构应满足动力总成悬置解耦优化设计中提出的悬置布置角度和 位置要求。图1为悬置解耦优化计算示例图，一般要求悬置解耦率在85%以上，各悬置频 率分隔4Hz以上。方向G频率(Hz) Q5.9如11.76.9.W8.0612.31836.X497.17t00.57。0.
7、05 卩2.22WY0.02”76.54.0.4a12.68L07p9.23Z31.22Q1.0 7门84.3434.25a0.05aRolle0.3411.94*3.5281.6642.2军0.35aPitch 匸1.24q0.5311.2241.4 7p85.42*0.07pYaw29$ 6 口22290.24图4悬置解耦优化计算示例动力总成悬置布置形式多样，简单的按照悬置个数可以分为二点悬置、三点悬置、四 点悬置、以及常用于人功率发动机的五点和六点悬置等。由于与动力总成悬置的布置有关, 悬置支架的结构形式比较多，支架个数与悬置个数相关。总体来说，动力总成悬置支架分 为主动侧悬置支架（动力
8、总成侧）和被动侧悬置支架（车架或车身侧），结构如如图2所 示。图2悬置支架结构图示例2支架模态设计针对不同的发动机，对动力总成悬置支架的模态频率要求是不同的。动力总成悬置支架受发动机振动影响较人，为了与发动机振动隔离，动力总成悬置支架频率应设置在怠速频率以下或额定转速频率以上。低于发动机怠速频率的区域一般用于布置动力总成悬置系 统的固有频率，同时动力总成悬置支架的频率一般较高，设计在该段频率困难较人，因此 动力总成悬置支架固有频率一般布置在额定转速频率以上区域。在进行动力总成悬置设计时，一般要求外部激励频率与系统固有频率之比至少达到 1444倍时才能起到隔振作用。相对与该悬置设计规则，经验上一
9、般以不低于发动机额定 频率2-3倍的频率为悬置支架频率设计值。一般也要求动力总成悬置支架的一阶模态频率 在500Hz以上。图3为对图2中动力总成悬置支架的模态进行计算的结呆。该悬置支架模态分析使用 HyperMesh进行网格划分，Nastmn软件进行模态计算，HyperView软件进行结果显示。 计算结果为发动机侧支架一阶频率为637.7Hz,二阶频率为992.3Hz；车身侧支架一阶频 率为504.1Hz,二阶频率为685.2HZo该悬置对应的发动机额定转速为3600rpm,按3倍 的发动机额定转速对应频率计算，要求动力总成悬置支架一阶频率在360Hz以上，示例中 悬置支架满足该要求，且一阶频
10、率在500Hz以上，满足振动噪声设计要求。E iSCO 2OEO|-tI %QX4CU PWa.E21E*O1L w1-1 啦 4Nd?1l0 M*-OOOXDOoacoSLOE1 Z30C MiCeei/cgncf 5041e*M2M2 Frwi Arooanao发动机侧 笫一阶637. 7Hz车身侧 笫一阶504. 1HzCobMuEE监即2.MDfeO12X2CO1 X1KOf 0X-O1 6池心3 98E00-1 MBS B-76EOOoawcaMa = 3 30tePcit CAwvjre_rMHls_xdeUr4fSwXw_n0_lee 0(CSU85SE 1 - MCCC M)d
11、eFz亦厂 6eEoKCti AtotcOQOaXD发动机侧 第二阶992. 3Hz车身侧 第二阶685. 2Hz图3动力总成悬置支架模态设计示例3支架静刚度设计动力总成悬置系统的隔振效果不仅取决于橡胶件的刚度，还与悬置支架的刚度有关。 支架-隔振橡胶件-支架共同组成动力总成悬置系统，从而起到在发动机和车架或车身之间 隔振和支承的作用。悬置系统的总刚度可用下式表示：式中，K为悬置系统总刚度，堆为发动机侧支架，Ki为隔振橡胶件，Kv为车架或车身 侧支架。根据上式悬置支架的刚度应尽量人，这样悬置系统的刚度就近似与隔振橡胶件的刚度, 从而使悬置系统达到好的隔振效呆。一般来说，支架刚度应为隔振橡胶刚度
12、的6/0倍。如 图4所示为某样车动力总成后悬置支架设计改进的实例。改进方案4相比原始方案加宽并 加肋板，改进方案2相比方案1降低了悬置高度。本静刚度优化实例中采用Hypenmesh 进行网格划分，Nastran进行计算，采用文本文档从f06文件中读取结果。引原始方案 b）改进方案1 c）改进方案2 图4动力总成悬置支架静刚度设计示例在三个方案中，经过分析，其静刚度计算如卞表。在加肋板及加宽后，后悬置的Z向 静刚度达到了要求，但X向和Y向刚度仍然不足；经过与设计部门协调相关布置，在改变 悬置支架的高度后，动力总成悬置支架三个方向的静刚度都满足了要求。表1后悬置静刚度结果对比表静刚度（N/mm）目
13、标值原始方案改进方案1改进方案2制动力_x2000114917203043转弯力_y2000121513652仃4重力_z50004284535357414支架点动刚度设计动力总成悬置系统的隔振效呆不仅仅与静刚度有关，还与动刚度有关。动刚度是指单 位位移作用下，作用点沿位移作用方向的力随位移作用频率的变化。对于橡胶等粘弹性体 减振元件，其动刚度是描述减振性能的关键指标。对动力总成悬置支架来说，与支架动刚 度密切相关的一个概念是Mobility 6,它指在单位力作用下作用点沿力作用方向的速度 随力作用频率的变化，反映零部件的局部动态刚度特性；mobility和动刚度之间的关系为:V juox j
14、UJ芦飞定义力传递率:“ F有悬辻Me + MvTR =F无恳置 Me + Mv + M式中，Me为发动机侧支架的moblity,同为隔振橡胶件，Mv为车架或车身侧支架。由上式可知，当动力总成悬置支架的点动刚度远人于悬置的动刚度时，可以有效隔离 发动机的振动。由于动刚度（Mobility）会随着频率而变化，所以需要在整个工作频率下对 其进行考核。一般要求动力总成悬置系统具有20dB以上的力传递损失，这相当于力传递率是0.4, 振动的能量损失99%。如果车架和动力总成的动刚度相同，并且其是悬置动刚度的18倍 以上，则可达到20dB的力传递损失。在图4的动力总成悬置支架优化实例中，各支架的 X向点动刚度如图5所示，经过计算其等效动刚度如表2所示。在完成计算后采用 HyperGraph读取结果曲线。由分析结果可知，改进方案2达到设计的动刚度目标值，可 以采用作为实际设计方案。SUBCASE 110 二 REAR.RH MNT.X.N: 93001440261S00eocno390430图5动力总成悬置支架点动刚度设计示例表2动力总成悬置支架10-150HZ等效动刚度表等效动刚度（N/mm）目标值原始方案改进方案1改进方案2X15009041
