发动机悬置设计介绍-中文译文
汽车发动机悬置系统的设计指南
1 发动机悬置系统的设计指南1.1 悬置系统的设计意义及目标简介现代汽车发动机无一不是采用弹性支承安装的，这在汽车行业称之为“悬置”，在力学及振动工程中则是个隔振问题。
如果不用中间弹性元件而直接将发动机刚性地固紧在汽车车架（底盘）上，则当汽车在不平坦的路面上行驶时将导致机身由于车架的变形、冲击而损坏；而当汽车在平坦光滑的路面上行使时来自发动机的振动将导致车架、车身产生令人厌恶的结构噪声。
此外弹性悬置还能补偿在发动机安装及运动过程中由车架变形导致的相对位置的不精确。
由此可知，悬置系统的设计目标值：1) 能在所有工况下承受动、静载荷，并使发动机总成在所有方向上的位移处于可接受的范围内，不与底盘上的其它零部件发生干涉；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) 能充分地隔离由于地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弯矩不超过发动机厂家的允许值。
1.2 悬置系统的布置方式选择每个隔振器（悬置系统）不论其结构形状如何都可以看作由三个相互垂直的弹簧组成，按照这三个弹簧的刚度轴线和参考坐标轴线间的相对位置关系，悬置系统弹性支承的布置可以有常见的三种不同方式：1) 平置式。
这是常用的、传统的布置方式，其特征是布局简单、安装容易。
在这种布置方式中，每个弹性支承的三个相互垂直的刚度轴各自对应地平行于所选取的参考坐标轴。
2) 斜置式。
这是一种目前汽车发动机中用得最多的布置方式。
在这种布置方式中，每个弹性支承的三个相互垂直的刚度轴相对于参考坐标轴的布置是：除一个轴平行于参考坐标外，其他两个轴分别与参考坐标轴有一夹角。
一般斜置式的弹性支承都是成对地对称布置于垂向纵剖面的两侧，但每对之间的夹角可以不同，坐标位置也可任意。
这种布置方式的最大优点是：它既有较强的横向刚度，又有足够的横摇柔度，因此特别适用于象汽车发动机这样既要求有较大的横向稳定性，又要求有较低的横摇固有频率以隔离由不均匀扭矩引起的横摇振动。
发动机悬置系统设计理论基础
发动机悬置系统常用材料
高强度钢
用于制造承受较大载荷的悬置支架和 连接件，具有较高的强度和刚度。
铝合金
复合材料
如玻璃纤维增强塑料（GFRP）和碳纤 维增强塑料（CFRP），具有轻质、高 强度和耐腐蚀等优点，适用于需要减 轻重量的部件。
质量轻，散热性好，常用于制造需要 轻量化的部件，如悬置支架和连接件 。
引入仿真分析
利用仿真分析工具对悬置系统进行优 化设计，提高设计效率。
强化试验验证
通过试验验证设计的有效性，确保实 际应用中的性能表现。
持续改进与创新
关注行业动态，不断改进和创新发动 机悬置系统设计技术，提高整车性能 。
感谢您的观看
THANKS
材料创新
新型高阻尼材料和复合材料的出现将为发动机悬 置系统的发展提供更多可能性，提高减振效果和 耐久性。
模块化设计
为了便于维护和更换，发动机悬置系统将趋向于 采用模块化设计，降低生产成本和维修成本。
05
发动机悬置系统设计中的 问题与解决方案
发动机悬置系统设计中的常见问题
振动传递
发动机产生的振动通过悬置系 统传递至车架，影响整车舒适
发动机悬置系统设计理论基 础
目 录
• 发动机悬置系统概述 • 发动机悬置系统设计理论 • 发动机悬置系统材料与制造工艺 • 发动机悬置系统设计实例分析 • 发动机悬置系统设计中的问题与解决方案
01
发动机悬置系统概述
发动机悬置系统的定义
发动机悬置系统是汽车动力总成的重 要组成部分，主要负责将发动机固定 在车架上，并隔离发动机的振动和噪 音，以保证车辆的舒适性和稳定性。
它由多个橡胶悬置组成，每个悬置具 有不同的刚度和阻尼特性，以适应不 同的振动频率和幅度。
发动机悬置设计
整车技术部设计指南73发动机悬置设计5.1 概述汽车的乘坐舒适性——NVH（Noise-噪声、Vibration-振动和 Harshness-声振舒适性）越来越受到人们的重视和关注，因为噪声、振动和舒适性，是衡量汽车制造质量的一个综合问题，它给汽车用户的感觉是最直接和最表面的。
作为汽车动力源的发动机是汽车主要的振动激励源之一，其气缸燃气压力、转速及输出转矩的周期性波动及不平衡惯性力（矩）既激起发动机动力总成本身的刚体振动和弹性振动，又激起汽车动力传动的扭转振动和弯曲振动等，从而导致十分严重的振动、噪声及结构问题，最终传递给车身，引起整车振动与噪声。
汽车动力总成悬置系统是指动力总成（包括发动机、离合器及变速箱等）与车架或车身之间通过弹性悬置元件连接而成的系统，发动机动力总成的振动与路面激励力是通过弹性悬置元件传给车身，该项系统性能设计的好坏直接关系到发动机振动向车体的传递，影响整车的 NVH 特性。
因此，最大限度的减小发动机动力总成所产生的振动及噪声向车身传递，是汽车减振和降噪的主要研究内容之一。
5.2、悬置系统功能介绍5.2.1 悬置总成的功用a)悬置系统的首要作用即最基本的作用是支承动力总成的动、静载荷，并使发动机动力总成在所有方向上的位移处于可接受的范围内，不与前舱内其它零部件发生干涉；b)隔离发动机动力总成的振动，最大限度地降低从发动机动力总成传递到车身/车架上的振动，能有效的降低振动及噪音；c)在汽车做紧急制动、加速或受其它外界负荷的作用下时，发动机不应有过大的位移；d)隔离由于轮胎及车身的抖动而产生的振动和噪音通过悬置系统而传向发动机动力总成，降低振动及噪音；e)悬置系统元件需有足够的使用寿命。
5.3 动力总成悬置系统设计方法5.3.1 设计需解决的问题a)主要起支撑减振的作用，因而，悬置必须要能够支撑起动力总成，并且保证其三整车技术部设计指南74个方向的位移和绕三个轴的转角在一定的限度内；b)发动机自身振动的隔离,即不让发动机不平衡力所造成的振动过分地传向车向车f i f IDLE / 2身,这就要求各悬置的固有频率与各激励源的频率必须满足的条件，其中，f i为各悬置的固有频率，f IDLE为怠速时各激励源的频率。
发动机悬置设计
动力总成悬置系统的设计是很复杂的。
一般来说对于悬置系统是一个6自由度的系统，要求对动力总成在各个方向上解耦。
但是也要控制一定的位移。
悬置是将发动机的震动（扭矩变化，发动机离心惯性力，往复惯性力等）尽量隔离，将路面对发动机的激励和急加速急减速以及急转弯造成的发动机的位移与震动尽量降低。
一般说来，动力总成悬置的正向设计是复杂的，要对动力总成的质心，转动惯量，主惯性轴等参数获得，通过一定的计算对发动机悬置的布置点进行布置，当然要考虑到发动机舱的实际情况。
将悬置在3个方向的弹性轴与动力总成三个方向的主惯性轴重合就能使动力总成在6个方向上解耦（似乎是这样的）。
对于发动机舱而言，要控制动力总成相对发动机舱的距离，有文献说要控制在20mm以上，建议在25mm 以上，在各个方向上的绕轴旋转控制在6度，推荐3～4度，在三个方向的位移控制在正负15mm以内。
对悬置的位置，和个数(3个以上)确定之后才是设计悬置单个件，橡胶悬置的静刚度曲线一般是3刚度曲线，需要在一定的方向上有限位，限位处为静刚度曲线的拐点。
动刚度曲线在低频大幅震动刚度基本是随着频率增大而增大，高频时容易出现动态硬化的现象，即刚度值理论上非常大。
液压悬置在动刚度曲线的走向上比较而言好控制，因为他的工作原理不同，有点像单筒式液压减震器，通过液体（乙二醇）在惯性通道或者节流管道的阻尼力减少振动，将振动的能量转化成内能。
液压悬置的静刚度曲线与橡胶悬置没什么区别，也就是说漏液的液压悬置与好的液压悬置静刚度曲线相同。
动刚度曲线就截然不同，一般说来，在最大阻尼角附近，动刚度曲线突然升高，在一定频率之后，动刚度曲线呈下降趋势，不会出现橡胶悬置随频率增大而增大，出现动态硬化。
悬置设计主要是考虑高频低幅振动和低频大幅振动的工况。
减少发动机高频的噪声和低频的振动，同时使发动机不会出现过大的位移，造成发动机舱内零件干涉以致于破坏零件，使零件失效。
建议在设计时进行ADMAS分析。
中文版悬置
建立整车多体系 统动力学方程
基于整车的 分析和评价
发动机悬置系统的布置
布置 方式一
布置 方式三
布置 方式二
发动机悬置系统的解耦设计
? 悬置系统的解耦设计
? 频率的匹配 ? 模态的解耦
发动机悬置系统的解耦设计
————固有频率的布置
扰动频谱
?整车的纵向、横向和垂向频率 （一般在5Hz以下） ?俯仰和侧倾频率（一般在2Hz以下） ?车辆的横摆频率（一般在5Hz以下） ?经悬架传递的路面激励 （一般在2.5Hz以下） ?怠速下的燃气爆发压力的二阶激 励频率（25Hz）
汽车发动机悬置技术研究
问题的提出及研究内容
路面不平激励
不均匀轮胎旋转
发动机扭矩波动
不平衡传动轴旋转
发动机倾覆力矩、曲轴 不平衡、往复惯性力等
激励
悬架固有振动
悬架
传动轴 缓冲橡胶块
发动机 悬置系统
车体
地板 转向系
座椅 方向盘
人体
本论文研究内容
发动机悬置系统的设计流程
发动机动力总 成质量、惯量 等参数的获取
避免该方向上位移过大而产生运动干涉。 ?动力总成在Y方向上的振动一般有和θx 方
向上的扭转耦合的趋势。 ?从隔振的角度来看，Y方向上要隔离的干
扰力不大。
发动机悬置系统的解耦设计
————固有频率的布置（续）
4）发动机纵向振动固有频率 (6Hz<fx<17Hz)
?发动机在沿曲轴方向的激励较小，频率 约束可放得宽松些
发动机悬置系统的解耦设计
————模态的解耦（续）
? 原来悬置系统的固有频率、能量分布
1st model 2nd model 3rd model 4th model 5th model 6th model
发动机悬置设计介绍-中文译文
固有频率的决定 弹性模数的决定
振动传递率→固有频率 固有频率→动弹性模数
悬置(INSURATOR)的决定
材料、形状的选定 目标规格设定
表达机械防振时， 设机械的加振力为F0（机械的强制振幅为a0）， 传到基础的力为F（机械的振幅为a）。 其传递的比例叫做传递率，由（1）式表示。
频率比和防振效果
振动传递率由机械的强制振动频率和防振支承时的固有频率之 比决定。
计算实例
动力总成载荷 发动机转速 200kg(支承载荷100kg) 700rpm(12Hz)
固有频率(f) 根据振动传递率10～15%的振动传递率曲线 N/f=3
f=N/3=700/3=233.3(rpm)=4Hz
动弹性模数(Ｋ) kd=(2πf)2xｍ/ 1000 =(2xπx4)2x100/1000 =59.7 (N/mm) 静弹性模数(Ｋ) ks=kd/α =42.6 (N/mm) α=1.4
Butadiene Rubber 苯 丁 橡 胶 ) 胶)
・ BR (Polybutadiene Rubber 聚 丁 二 烯 橡
・IR (Isoprene Rubber异戊二烯橡胶)
（２）特别要求耐油性加硫橡胶・NBR (Acrylonitrile Butadiene Rubber丙烯 氰聚丁橡胶) （３）特别要求耐候性加硫橡胶 ・CR (Chloroprene Rubber) ・PDM
中间连接板
倾斜配置
3-2.发动机悬置支架设计必要条件
(ａ)振动必要条件 目标：ｆｎ＞５００Ｈｚ； 通常因发动机振动产生噪声的频率为２００～ ４００Ｈｚ，设计时让支架在此频率之间不产 生共振。 (ｂ)強度必要条件 ①在坏路行驶时由路面输入的上下载荷； ②由起步、停止和加减速引起的驱动反力。 发动机和变速器悬置 ＦＦ車 上:10G，下:20G 前、后滚动阻尼器 加速0.6G 减速0.3G
发动机悬置的结构、作用、设计要求内容
发动机悬置的结构、作用、设计要求1.概述：随着当前底盘、发动机技术的日臻完善，车辆的振动、噪声的控制转而成为各个整车厂在研发上的重中之重。
据统计分析在一个车辆系统的上万个零部件中，对振动起关键作用的大概有二百个。
它们又分别在整车的振动系统中起不同的作用。
这里仅对发动机产生的振动经由发动机悬置到车身的振动系统的结构、作用、设计要求给出一定程度的阐述和说明。
整车不同的部件都有自己的固有频率，见下表：振动情况及位置频率Hz路面激励的频率围车体1~3 座椅和驾驶员4~8 发动机总成5~18 前后桥10~16 车轮共振11~15 排气管机械系统12~22发动机的振动频率围怠速抖动20~30车体弯曲扭转25~40方向盘抖动25~40发动机总成弯曲130~230 排气管气体系统100~1000 变速器噪声350~600 进气系统噪声100~600 发动机噪声1000~5000基于汽车振动学的相应设计优化，应最大可能的避免整车主要部件在各种工况下的振动耦合。
悬置的作用概括来说就是对发动机振动和路面激励的隔离和吸收，减少乘客舱中人所受的影响，降低其他零部件因为过多振动产生的疲劳破坏。
2.悬置系统的结构2.1布置概念：◆前轮驱动——较低排量，◆后轮驱动——较大排量。
质量发动机+变速箱发动机+变速箱+驱动轴转距约1/4的驱动转距T 全部的驱动转距T转距方向纵向横向●动力总成纵置，如海狮、阁瑞斯。
●动力总成横置，如尊驰、骏捷等。
4G63 4G64 4G934G18 等动力总成中华1.8T 宝来等车的动力总成。
2.2结构概念：●橡胶悬置悬置结构为橡胶＋金属支架，在低频、大振幅的动刚度和滞后角变化小。
在高频、小振幅激励下的动刚度和滞后角变化不大，容易产生动态硬化现象，常用于发动机前后悬置，阻止发动机过渡扭转。
●液力悬置悬置结构为橡胶形腔＋液体（乙二醇）＋金属支架，在低频、大振幅的激励下具有大阻尼；在高频、小振幅的激励下具有小刚度。
发动机悬置系统设计
[ M]－质量阵
[K]－刚度阵 {q}－广义坐标列向量
2
隔振分析计算
振动模型简化理论基础
振动系统的动能可以写成广义速度的函数，其二 次型表达式为：
T=1/2{dq/dt}T[M]{dq/dt}
其势能可以写成广义坐标函数，其二次型表达式 为：
U=1/2{q}T[K]{q}
率 系统要解耦
5
橡胶支承元件结构设计计算
弹性元件结构型式
压缩型 剪切型 复合型
橡胶元件刚度计算
k = G•F•D G－橡胶的静态剪切模量 数F－和橡胶件形状有关的系 D－尺寸因素 H为肖氏G =硬G度50•H/(100-H)
6
橡胶支承元件结构设计计算
橡胶元件刚度计算
7
橡胶支承元件结构设计计算
7
支承布置方案
支点位置初选
弯曲振动节点 打击中心理论
8
隔振分析计算
单自由度振动系统隔振原理
强迫振动微分方程
m(d2x/dt2)
响应振幅 A：
+
c(dx/dt)
+kx
=F0ejωt
A= F0∕[k((1-λ2) +4ζ2λ2)1/2]
λ=ω∕p ζ= c ∕2mp
p=(k∕m)1/2
作用于地基的力的幅值：
Me=Mo + ΣMrsin(rωt+φr) [ω=2π/T]
对单缸机而言: 多缸机而言，直立、四冲程发动机
f=n•i/120 Hz n － 发动机转速 i － 缸数
1
隔振分析计算
振动模型简化理论基础
发动机振动模型是以刚体弹性支承理论作为基础，认为发动机 是一空间自由刚体，通过3～4个具有三维弹性的元件支承在刚性的、 质量为无限的机架上，它具有6个自由度运动（图示），它已被汽车工 程界广为接受，且有较好的效果。 为了计算方便，现导出其矩阵形式的振动微分方程式 无阻尼自由振动运动微分方程式，一般具有如下形式
悬置设计
发动机悬置系统的初步设计（一）1 发动机悬置系统的功用及激振力分析发动机悬置系统（以下简称悬置系统）应该具备:①隔振功能;②支承限位功能;③降噪等功能。
发动机总成本身是一个内在的振动源, 同时又受到来自外部的各种振动干扰, 使其处于复杂的振动状态, 引起周围零件的损坏和乘坐的不舒适等。
其中:燃烧激振频率, 是由发动机气缸内混合气燃烧, 曲轴输出脉冲扭矩, 导致发动机上反作用力矩的波动, 从而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[2] :其中: f1——点火干扰频率, Hz; n——发动机转速, r/min; i——发动机气缸数; —发动机的冲程系数（2 或4）。
惯性力激振频率, 是由发动机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激振力矩的频率。
它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关系。
计算公式为[2]:其中: f2——惯性力激振频率, Hz; n——发动机转速, r /min; Q——比例系数（一级不平衡惯性力或力矩Q=1、二级不平衡惯性力或力矩Q=2）选用的直列四缸发动机（见图3）, 其主要激振力为低速区段的二阶扭矩波动和高速区段的二阶惯性力, 表达式为（1-3）[3]:式中, γ为总成布置倾斜角（通常指布置后曲轴与水平面的夹角）; m 为单缸活塞及往复运动部分质量; r 为曲柄半径; λ为曲柄半径与连杆长度之比（λ=r/L）; ω为发动机曲轴角速度（ω=2πn /60）; Me0 为发动机输出扭矩平均值; A 为2、3 缸中心线至动力总成重心的纵向X 距离。
2 发动机悬置系统支承点位置的最佳设计在确定悬置系统支承点位置时, 应该考虑到低速（怠速）和高速时的不同要求。
发动机总成在低速运转时, 其自身的弹性振动影响较小, 将其看成刚体, 按照刚体运动理论进行研究; 高速时自身弹性振动影响较大, 必须通过试验得到其弹性振动形态, 选择振幅最小的位置, 即将悬置系统支承点布置在弹性振动的节点位置上。
发动机悬置的简介
发动机悬置的简介1，为什么称为悬置？在现代车辆设计中，发动机均是采用弹性支承安装的，称之为“悬置”。
2，发动机悬置主要功能是什么？- 固定并支承汽车动力总成- 承受动力总成内部因发动机旋转和平移质量产生的往复惯性力及力矩- 承受汽车行驶过程中作用于动力总成上的一切动态力- 隔离由于路面不平度及车轮所受路面冲击引起的车身振动向动力总成传递理想的发动机悬置，为衰减因路面和发动机怠速燃气压力不均匀引起的低频大幅振动，应具有低频高刚度、大阻尼的特性；为降低车内噪声，提高操纵稳定性，应具有高频小刚度、小阻尼的特性。
所以，总体上要求悬置要具有频变和幅变特性。
现有的发动机悬置有很多类型，主要有橡胶悬置、空气弹簧悬置、液压悬置、半主动悬置和主动悬置等多种结构形式。
每种结构都有其不同的特性特点及优缺点，在不同的发展阶段有不同的应用。
3，发动机悬置主要破坏形式是？发动机悬置的主要材料是橡胶，发动机悬置收到自身振动及其路面振动载荷，使橡胶处于变频变载荷幅值的状态中，由此橡胶悬置主要破坏形式是疲劳破坏而导致橡胶主簧失效，因此橡胶主簧的疲劳对整个悬置系统的寿命起着决定性的作用。
4，如何评价悬置系统的好坏？一，悬置的六个自由度的固有频率（三个平移方向和三个转动）1.要大于地面激励频率（一般为5Hz）；2.要小于发动机激励频率（N*n/30*C,n为怠速转速,N为发动机缸数,C为发动机冲程数一般为4）的1/1.414；3.各个自由度的固有频率要有一定的间隔，1Hz以上；二，悬置系统的解耦率要求，特别是垂直方向和沿曲轴方向的解耦率要求达到80左右。
三，发动机悬置的隔振效果要求在80%或者隔振20dB, 并且怠速下，悬置隔振后的振动加速度在50Hz以内的频谱上的峰值要求小于20mg（对于轿车而言）；在50——500Hz其要求小于5mg。
发动机悬置安装机构的设计
发动机悬置安装机构的设计摘要：本文结合客车发动机安装要求，设计了一种发动机悬置安装机构，现就具体设计内容做如下介绍。
关键词：安装机构；支撑框架；悬置系统1、背景技术汽车发动机悬置是连接汽车发动机和车身的部件，由于发动机悬置系统，对其可靠性能和振动性能要求非常高，可靠性要求在全寿命里程内不发生断裂、开焊、严重变形等。
而现汽车发动机放置空间有限，发动机悬置系统要保持一定的强度有很大的限制。
为了满足生产需要，现提供一种方案。
2、产品设计本次设计的产品主要目的在于提供一种简单实用的发动机悬置安装机构。
具体设计方案如下。
如图1所示，一种发动机悬置安装机构包括将发动机悬置在车架上的前支架总成，前支架总成包括第一车架带、支撑板、第一软垫与第一支架；其中，第一车架带呈U型形状，其由底边、底边两端分别连接的折弯边以及折弯边连接的竖直边构成；所述竖直边螺栓安装在车架上；两个支撑板分别设在底边与折弯边的折弯角部；每个支撑板包括依次设置的水平段、直边段与直角边段；直边段与底边呈135度夹角设置，直边段上设有两个腰孔。
第一支架呈L型形状，其由第一竖直板、第一水平板以及连接第一竖直板与第一水平板的第一加强板构成；第一竖直板一侧设有L型形状的切口，另一侧均布设有四个第一螺孔；第一水平板上设有两个第一腰孔；第一支架通过螺栓连接至发动机安装座上，第一水平板与第一软垫连接，第一软垫连接至支撑板的直边段上。
底边与折弯边呈45度夹角设置，折弯边与竖直边呈135度夹角设置；竖直边呈U型形状，其相对的两侧边均向外侧垂直折弯形成折弯连接部，该折弯连接部上竖直向均布一列螺孔，该螺孔适配有螺栓并安装在车架上，竖直边与车架之间设有垫板。
第一支架由第二竖直板、第二水平板以及连接第二竖直板与第二水平板的第二加强板构成；第二竖直板一侧设有L型形状的切口，另一侧均布设有四个第二螺孔；第二水平板上设有两个第二腰孔。
第一软垫包括外U型板、内U型板、橡胶块与V型板；其中，外U型板底边上设有螺纹贯穿的两个第一螺栓，外U型板与内U型板的槽口相对设置，橡胶块底部粘结在外U型板槽内，上部粘结在内U型板槽内，V型板的两端部焊接在内U型板底边上，V型板的一侧边由内向外设有螺纹贯穿的一个第二螺栓，第二螺栓与V型板侧边呈45度夹角设置。
汽车发动机悬置系统的设计指南
1 发动机悬置系统的设计指南1.1 悬置系统的设计意义及目标简介现代汽车发动机无一不是采用弹性支承安装的，这在汽车行业称之为“悬置”，在力学及振动工程中则是个隔振问题。
如果不用中间弹性元件而直接将发动机刚性地固紧在汽车车架（底盘）上，则当汽车在不平坦的路面上行驶时将导致机身由于车架的变形、冲击而损坏；而当汽车在平坦光滑的路面上行使时来自发动机的振动将导致车架、车身产生令人厌恶的结构噪声。
此外弹性悬置还能补偿在发动机安装及运动过程中由车架变形导致的相对位置的不精确。
由此可知，悬置系统的设计目标值：1) 能在所有工况下承受动、静载荷，并使发动机总成在所有方向上的位移处于可接受的范围内，不与底盘上的其它零部件发生干涉；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) 能充分地隔离由于地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弯矩不超过发动机厂家的允许值。
1.2 悬置系统的布置方式选择每个隔振器（悬置系统）不论其结构形状如何都可以看作由三个相互垂直的弹簧组成，按照这三个弹簧的刚度轴线和参考坐标轴线间的相对位置关系，悬置系统弹性支承的布置可以有常见的三种不同方式：1) 平置式。
这是常用的、传统的布置方式，其特征是布局简单、安装容易。
在这种布置方式中，每个弹性支承的三个相互垂直的刚度轴各自对应地平行于所选取的参考坐标轴。
2) 斜置式。
这是一种目前汽车发动机中用得最多的布置方式。
在这种布置方式中，每个弹性支承的三个相互垂直的刚度轴相对于参考坐标轴的布置是：除一个轴平行于参考坐标外，其他两个轴分别与参考坐标轴有一夹角。
一般斜置式的弹性支承都是成对地对称布置于垂向纵剖面的两侧，但每对之间的夹角可以不同，坐标位置也可任意。
这种布置方式的最大优点是：它既有较强的横向刚度，又有足够的横摇柔度，因此特别适用于象汽车发动机这样既要求有较大的横向稳定性，又要求有较低的横摇固有频率以隔离由不均匀扭矩引起的横摇振动。
发动机悬置系统设计
发动机悬置系统设计王定岩【摘要】the engine mounting system of automobile vibration system is an important subsystem, the system performance directly affect the harshness (NVH) of vehicles and the vehicle's ride comfort performance. Diesel engine work, the main source of the engine vibration is caused by light force produced by diesel engine cylinders. Reasonably choosing the parameters of the engine mounting is helpful to reduce the engine vibration to the frame relay, and improve the ride comfort of vehicle.%发动机悬置系统是汽车振动系统的一个重要子系统，其系统性能直接影响整车的NVH 性能和车辆的乘坐舒适性。
柴油机工作时，引起发动机振动的主要振源是柴油机气缸内产生的点燃力。
合理地选择发动机悬置的参数有利于降低发动机产生的振动向车架传递，进而提高车辆的乘坐舒适性。
【期刊名称】《汽车实用技术》【年(卷),期】2014(000)004【总页数】4页(P31-34)【关键词】发动机悬置;隔振率;匹配设计【作者】王定岩【作者单位】安徽江淮汽车股份有限公司，安徽合肥 230601【正文语种】中文【中图分类】U464.12CLC NO.:U464.12 Documentcode:A ArticleID:1671-7988(2014)04-31-04发动机工作中产生的不平衡力和力矩及路面不平度是引起汽车振动的主要激振源，对发动机悬置系统参数进行优化设计，能够实现发动机悬置系统动态特征与整车特性的合理匹配，隔离发动机自身振动和吸收路面不平度振动，有效控制这两方面干扰对汽车振动的影响，从而降低汽车振动，改善汽车乘坐舒适性。
汽车发动机悬置设计分析解析
二:发动机悬置系统设计简介
3.刚体重心和转动惯量的测量:
对于一个规则的刚体,我们能够很容易 得到刚体的重心和转动惯量,但对于一 个非常复杂且不规则的刚体,我们却很 难得到这些参数,对于发动机,通过计算 机的模型虽然我们也可以得到,但由于 制造误差和材料的均匀性等其他因素 的 影响,得到的数据往往有一些差异(根据 我们对CHERY实际检测数据),目前发 动机一般有三种测量方法可以得到重 心 和转动惯量:单线摆,双线摆,三线摆,相 对来说三线摆是一种比较简单但误差 很 小的方法,我们公司现在已经具备这种 检测设备和检测能力,可以为客户检测
二:发动机悬置系统设计简介
8.发动机悬置系统的六阶固有频率的计算: 目前一般有两种方法得到发动机悬置系统的六阶固有频率,一种是模态 分析,一种是直接测动机悬置系统的解耦设计: 解耦设计一般的是指动力总成在受到激励时,因为动力总成我们一般把 它看成一个刚体,它有六个方向的运动,我们在设计发动机悬置系统的时 尽量使各个方向上的运动相互解耦.
二:发动机悬置系统设计简介
10.发动机悬置系统的优化选择和验证方法: 通过ADAMS和FEA分析,我们可以得到设计完成的发动机悬置的NVH 结果,并通过调整悬置弹性中心的位置坐标和悬置的刚度,阻尼来进行调 整系统,使之能够达到最优化的结果.
三:整车NVH性能评估
1.车身. 2.子系统. 3.车门. 4.玻璃. 5.发动机前仓盖. 6.悬架. 7.轮胎. 8.内饰件. 9.方向盘. 10.发动机和边变速箱. 11.传动轴. 12.排气系统. 13.连接件. 14.风扇和空调压缩机,液体. 15.司机 16.载荷(人员和行李)
发动机悬置系统设计
Ｓtan/ Dec. 18. 2006
连接世界的解决方案 Your link to global solution
中文版悬置PPT课件
l1 66
100%
(i )l (i )k mkl
l1 k1
Tpk是系统做I阶主振动时,第k个坐标方向能量分布百分比k=1~6
发动机悬置系统的解耦设计
————模态的解耦续
• 原来悬置系统的固有频率、能量分布
1st model 2nd model 3rd model 4th model 5th model 6th model
➢ 怠速工况下主要以二阶扭矩激励为主, fθx应避开该激励频率.
➢ 尽量避开整车俯仰固有频率. ➢ 同时考虑到使悬置系统不致于太软、动
力总成位移不能太大.
发动机悬置系统的解耦设计
————固有频率的布置续
3发动机横向振动固有频率6Hz<fy<10Hz ➢考虑限制加速或制动时前后窜动量的作用,
避免该方向上位移过大而产生运动干涉. ➢动力总成在Y方向上的振动一般有和θx 方
————模态的解耦续
•优化后悬置系统的固有频率和能量分布：
1st mode 2nd mode 3rd mode 4th mode 5th mode 6th mode
发动机悬置系统的解耦设计
————模态的解耦后的隔振效果 左悬 置
后悬置
右悬置
基于动态响应分析的发动机悬置优 化设计———模型的确定
悬置系统动力学模型
➢支架的处理
➢激励的处理
➢悬置非线性特性 的处理
基于动态响应分析的发动机悬置优 化设计———支架的处理
第一阶模态
模态阶数 1 2 3
第一阶模态
左悬置Hz 2666.6 3978.6 4896.4
右悬置Hz 726.36 773.08 1306.5
第一阶模态
后悬置Hz 487.41 782.04 883.10
发动机悬置系统设计
激振源频率成份分析
发动机旳干扰力和力矩
1) 惯性力引起旳干扰力
旋转质量 pr =m1rωe2 cos2ωet) 往复质量 pj =m1rωe2 (cosωet +λ
λ =r/l
总体合成：对直立四缸机有 六、八缸机有
pj II pj=0
8
文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。
隔振分析计算
2) 工作过程不均衡引起旳干扰力矩 Me呈周期化旳变化 周期函数可展开成富里哀级数
元件旳材料和许用应力
大多用天然胶，特殊情况用合成胶 元件损坏在于疲劳，平均应变对疲劳寿命影响很大， 拉伸工作对元件寿命很不利
压缩 剪切
许用应力
100～150N/cm2 10～20N/cm2
许用应变
15～20％ 20～30％
16
总结
文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。
悬置系统设计环节
17
文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。
Me=Mo + ΣMrsin(rωt+φr) [ω=2π/T]
对单缸机而言: 多缸机而言，直立、四冲程发动机
f=n•i/120 Hz n － 发动机转速 i － 缸数
9
文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。
隔振分析计算
振动模型简化理论基础
发动机振动模型是以刚体弹性支承理论作为基础，以为发动机 是一空间自由刚体，经过3～4个具有三维弹性旳元件支承在刚性旳、 质量为无限旳机架上，它具有6个自由度运动（图示），它已被汽车工 程界广为接受，且有很好旳效果。 为了计算以便，现导出其矩阵形式旳振动微分方程式 无阻尼自由振动运动微分方程式，一般具有如下形式
液体阻尼悬置简介
悬置系统理想特征要求 液阻元件构造简介
汽车悬架系统中英文对照外文翻译文献
汽车悬架系统中英文对照外文翻译文献汽车悬架系统中英文对照外文翻译文献(文档含英文原文和中文翻译)汽车悬架现代汽车中的悬架系统有两种，一种是从动悬架，另一种是主动悬架。
从动悬架即传统式的悬架，是由弹簧、减振器（减振筒）、导向机构等组成，它的功能是减弱路面传给车身的冲击力，衰减由冲击力而引起的承载系统的振动。
其中弹簧主要起减缓冲击力的作用，减振器的主要作用是衰减振动。
由于这种悬架是由外力驱动而起作用的，所以称为从动悬架。
而主动悬架的控制环节中安装了能够产生抽动的装置，采用一种以力抑力的方式来抑制路面对车身的冲击力及车身的倾斜力。
由于这种悬架能够自行产生作用力，因此称为主动悬架。
主动悬架是近十几年发展起来的，由电脑控制的一种新型悬架，具备三个条件：（1）具有能够产生作用力的动力源；（2）执行元件能够传递这种作用力并能连续工作；（3）具有多种传感器并将有关数据集中到微电脑进行运算并决定控制方式。
因此，主动悬架汇集了力学和电子学的技术知识，是一种比较复杂的高技术装置。
例如装置了主动悬架的法国雪铁龙桑蒂雅，该车悬架系统的中枢是一个微电脑，悬架上有5 种传感器，分别向微电脑传送车速、前轮制动压力、踏动油门踏板的速度、车身垂直方向的振幅及频率、转向盘角度及转向速度等数据。
电脑不断接收这些数据并与预先设定的临界值进行比较，选择相应的悬架状态。
同时，微电脑独立控制每一只车轮上的执行元件，通过控制减振器内油压的变化产生抽动，从而能在任何时候、任何车轮上产生符合要求的悬架运动。
因此，桑蒂雅桥车备有多种驾驶模式选择，驾车者只要扳动位于副仪表板上的“正常”或“运动”按钮，轿车就会自动设置在最佳的悬架状态，以求最好的舒适性能。
另外，主动悬架具有控制车身运动的功能。
当汽车制动或拐弯时的惯性引起弹簧变形时，主动悬架会产生一个与惯力相对抗的力，减少车身位置的变化。
例如德国奔驰2000 款CL 型跑车，当车辆拐弯时悬架传感器会立即检测出车身的倾斜和横向加速度，电脑根据传感器的信息，与预先设定的临界值进行比较计算，立即确定在什么位置上将多大的负载加到悬架上，使车身的倾斜减到最小。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
频率比和防振效果
振动传递率由机械的强制振动频率和防振支承时的固有频率之 比决定。
防振支承时固有频率的求法 固有频率根据机械的重量和防振橡胶的弹性模数按照⑵式求得
2020/7/15
f=固有频率（Hz） K=防振橡胶的动弹性模数(N/mm) m=防振橡胶支承的载荷(kg)
考虑1G状态的载荷进行设计
2020/7/15
悬置设计方法介绍
1.发动机悬置开发流程 2.汽车的防振技术 3.设计阶段考虑的项目
3-1.形状、构造 3-2.支架设计要点 3-3.支架材料 3-4.液压悬置介绍 4.悬置特性和NVH置位置研讨
悬置规格研讨
开
发
绘制图纸
流
程
试验
基本尺寸图、发动机舱布置 设计构想书、动力总成重量
（ａ）想得到2方向硬，另1方向软时： 如果采用筒型（右图的形状）， 与轴向的弹性模数k１相比， 轴垂直方向的弹性模数k２相当大， ｋ１/ｋ２可以取到10左右。
2020/7/15
（ｂ）想得到1个方向硬，其它2个方向软时： 加入中间连接板，可以增大弹性模量比。（左下図）
（ｃ）想得到3个方向的弹性模量相同时： 倾斜配置防振橡胶，可以使2个方向的弹性模量相同。（右下図 ）
发生机理
发动机二阶惯性力 ⇒发动机悬置 ⇒车身音响特性
2020/7/15
发动机悬置的对策例
•减小弹性模量。 •装动力阻尼器。
发动机音
发生机理
发动机悬置的对策例
发动机旋转振动 （15～20Hz）
⇒增加车身弯曲振动 （弯曲共振点20～30Hz） ⇒STEERING FLOOR的振动
2020/7/15
・减小弹性模量。 • 极力抑制橡胶纵荡､支架类发
中间连接板
2020/7/15
倾斜配置
3-2.发动机悬置支架设计必要条件
2020/7/15
(ａ)振动必要条件 目标：ｆｎ＞５００Ｈｚ； 通常因发动机振动产生噪声的频率为２００～ ４００Ｈｚ，设计时让支架在此频率之间不产 生共振。 (ｂ)強度必要条件 ①在坏路行驶时由路面输入的上下载荷； ②由起步、停止和加减速引起的驱动反力。 发动机和变速器悬置 ＦＦ車 上:10G，下:20G 前、后滚动阻尼器 加速0.6G 减速0.3G
ＩＩＲ ＮＲ
ＮＲ／ＳＢＲ 耐熱ＮＲ／ＳＢＲ
(ＥＰＤＭ) 耐熱ＮＲ ＮＲ 耐熱ＮＲ ＣＲ
容许温度 ℃
１０５ １００ １１０
１１５
１０５ １２０ １３０ １１０
瞬间容许温度 ℃
１５０ １５０ １５０
１５０
１５０ １５０ １５０ １５０
2020/7/15
防振橡胶的材料
（１）一般的加硫橡胶 ・NR（Natural Rubber天然橡胶） ・SBR (Styrene
•动弹性模数升高。
对发动机摆动频率有效果，但不利于对 更高频率的防振。
2020/7/15
4.悬置特性和ＮＶＨ
• 怠速振动 • 急加速・減速时的振动 • 发动机摆动 • 室内共鸣音 • 发动机音
振动、噪声的问题
发生机理 振动模型・频率、发动机悬置的对策例介绍。
2020/7/15
怠速振动
发生机理
发动机摇摆振动 (15～20Hz)
考虑1G状态下加在悬置上的载荷来设计悬置橡胶。
载荷
2020/7/15
δ=载荷/静弹性模数
设定在1G状态下处于中心位 置。
计算实例
动力总成载荷 200kg(支承载荷100kg) 发动机转速 700rpm(12Hz)
固有频率(f) 根据振动传递率10～15%的振动传递率曲线 N/f=3 f=N/3=700/3=233.3(rpm)=4Hz
—— ＦＦ车中的主流
以左右悬置（图中A,B)为主悬置， 配置在滚动惯性主轴附近。 前后配置为辅助悬置（图中 C,D）。
＜特征＞ ・发动机、变速器悬置主要支持上下方向， 前、后摇动悬置主要支持摇动方向。 上下和摇动各自独立，容易协调。 ・设计时可以提高上下刚度、且降低摇动刚度， 所以乘坐舒适性(ENG SHAKE)和IDLING振动两方面兼顾得很好。
按照承受载荷方式分类，基本形状大致分为压缩型、剪切型以及中间倾斜（ 复合）型。
・压缩型：单位受压面积可以承受大载荷。 ・剪切型：用于希望主方向的弹性模数特别低的场合。 ・倾斜型：设定上述弹性模数困难时使用。
2020/7/15
为得到非线性弹簧特性的构造。
通常，设有阻塞橡胶并且和悬置橡胶为一体，由此可以得到非线 性弹簧特性。
・PDM
(Ethylene Propylene Rubber)
（４）要求特大衰减力加硫橡胶 ・IIR (Isobutylene Isoprene Rubber )
（５）特别要求耐热性加硫橡胶 ・EPDM（Ethylene Propylene Rubber）
2020/7/15
3-4. 液压悬置介绍
橡胶
2020/7/15
发动机悬置的对策例
・加大弹性模量、衰减。 •做成非线形弹性模量。
发动机上下颤动
发生机理
①坏路上下颤动 粗糙路面⇒弹簧下振动
②良路上下颤动 轮胎不平衡⇒弹簧下振动 ⇒发动机悬置系共振⇒车身振动
2020/7/15
发动机悬置的对策例
・加大弹性模量、衰减。 •改变橡胶的倾斜。
室内共鸣音
（ｃ）为了防止发动机振动、提高乘坐舒适性，支承系的上下 方向的固有频率(BOUNCE fn)设定得比悬架下固有频率稍高 。
2020/7/15
支承系的固有频率(ROLL fn)
(1)Ｌ区域的动弹簧特性（Ｋd1）决定动力总 成的共振频率(fn)，支配怠速时的滚动防振 性能。设动力总成的转动惯性矩为I ，ROLL fn必须满足下式。
颤动，多数是摆动和上下稍稍连成时为好。 但是，连成度的最佳值不仅仅取决于发动机悬置，必须考虑车身、悬 架、发动机、变速器等的特性，由试验决定。
2020/7/15
3-3.橡胶的热害容许温度
零部件名称
温度最高处所及使用材 料
发动机悬置橡胶 发动机悬置橡胶 发动机悬置橡胶
发动机悬置橡胶
发动机悬置橡胶 滚动阻尼橡胶 滚动阻尼橡胶 发动机悬置橡胶(液封)
防振比一般产业机械复杂。需要涉及多种防 振技术。
2020/7/15
汽车的振动状态
• 悬架以下振动(10～15Hz)：悬架以下零件加振。 路面凸凹振动和悬架以下零件的共振
• 车身晃动：在特定的车速范围，10Hz前后的振动。 车身的弹性振动和悬架以下振动的共振
• 发动机上下抖动：发动机上下固有振动(8～15Hz)的共振。 • 怠速振動：4缸发动机时20～30Hz。
⇒增加车身弯曲振动 （弯曲共振点20～23Hz） ⇒方向盘、地板的振动
发动机悬置的对策例
・减小弹性模数。 ・加动力阻尼器。 ・车身弯曲振动制振 ・利用散热器做动力阻尼器。
2020/7/15
急加速・减速时的振动 （晃动振动）
发生机理
急加速・減速⇒发动机摇动 ⇒车身振动
（FF车因发动机、变速器、传动 系为一体，故晃动剧烈）
动力总成的转动惯性矩
目标值设定
评价方法
改进设计 确认试验
改进方案具体实现 改进效果的确认
2020/7/15
输入项目
悬置规格研讨
• 设计构想书 • 动力总成重量（悬置位置分担重量） • 动力总成的转动惯性矩
输出项目
悬置方式 悬置弹性模量 悬置材料 悬置、支架
2020/7/15
悬置设计顺序
悬置支承位置的决定
液室１
孔
隔板 液室２ 橡胶膜 空气室
振动位移加在防振橡胶上时，被封入的液体通过液室１和 液室２之间的孔往复进出，产生制振作用。
2020/7/15
Loss factor
Orifice
振幅和损失因素的关系
•在７～10Hz附近形成大的高峰 如果将此高峰和发动机摆动频率一致， 能够得到制振效果。
Orifice
怠速振动和车身的弯曲共振 • 加減速Shock：过激的驱动力矩的作用。
摇动(Sage)(～10Hz)、上下颤动(～30Hz) • 车内共鸣声(60～80Hz)：动力总成的振动与车内共鸣。 • 加速噪声(～1000kHz)： 动力总成的振动向车身加振。
2020/7/15
2.惯性主轴支持方式 动力总成
动弹性模数(Ｋ) kd=(2πf)2xｍ/ 1000 =(2xπx4)2x100/1000 =59.7 (N/mm)
2020/7/15
静弹性模数(Ｋ)
ks=kd/α
α=1.4
=42.6 (N/mm)
α=1.4(NR天然橡胶)、 2.0(NBR丙烯氰聚丁橡胶)
1.汽车的防振支承
汽车轻量的车体内 装有沉重的发动机 再坐上乘员、装上货物 行驶在道路上。
Butadiene Rubber苯丁橡胶) ・BR (Polybutadiene Rubber聚丁二烯橡胶)
・IR (Isoprene Rubber异戊二烯橡胶)
（２）特别要求耐油性加硫橡胶・NBR (Acrylonitrile Butadiene Rubber丙烯
氰聚丁橡胶)
（３）特别要求耐候性加硫橡胶 ・CR (Chloroprene Rubber)
fn＝1 Kd＜激振力的最低频率
2I
2
(2)在能够支持D,R RANGE的怠速扭矩 (包括 A/C on等高怠速)的范围内，线形区域Ｌ尽量 狭窄。
(3)加减速冲击与 K2／K1 成正比，所以 K2/K1之目标值取2～3以下，希望尽量小。
(4)为了确保发动机舱内的动间隙，在急起步
等条件下也不得超过θmax(±4°左右)。
2020/7/15
刚体的惯性主轴