asimco悬置系统设计技术介绍

120±15% 120±15% 221±15%
86
86
158
Rear_MT
138±15% 14±15% 14±15%
99
10
10
Mode 1 2 3 4 5 6
Freq.(Hz) 7.1 8.7 9.6 11.9 15.1 16.3
Fore/Aft 0.0257 0.0458 96.0269 1.9338 1.9401 0.0276
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车辆与动力总成信息的考虑
车辆信息
车辆类型：轿车、SUV、MPV、微面等 市场定位：普通、中高级等 用户类型：偏于年轻、偏于中年以上 … 轿车更偏重于舒适性要求，需要使用较软的悬置刚度， 运动车更偏重于操纵，需要使用相对较硬的悬置调教等等。
悬置系统布置方式与悬置系统设计的考虑
中纵置后驱三点或四点悬置 应用V型布置原理设计安装倾角很关键 后悬置所布位置严重影响NVH性能（模态节点） 悬置摆放方式需重点关注各向刚度平衡（不使所 有悬置的最大或最小刚度集中于一个方向） Bounce模态、P/T Roll模态与车身一扭、一弯模 态的关系 悬置限位与扭矩作用方向 悬置系统（多用纯橡胶悬置）对点火/熄火等工况 动力总成晃动的抑制
asimco悬置系统设计介绍 asimco Engine Mount Design
Yang
2010.01.01
目 录 Index
asimco悬置系统开发组成人员 asimco悬置系统开发流程及技术应用 悬置发展过程及asimco悬置设计 悬置系统布置方式与悬置系统设计的考虑 悬置系统设计：平衡隔振与位移控制 asimco悬置系统开发软件的应用 车辆与动力总成信息的考虑 隔振设计：优化悬置系统参数 位移控制设计：悬置非线性刚度设计与工况计算 悬置系统的敏感性与稳健性设计及优化 悬置系统的动力学分析 悬置结构设计 悬置支架设计 动力总成刚体参数测试—三线摆 悬置系统设计的其他问题 悬置系统的NVH调试
asimco悬置非线性刚度 设计规范
Key Load Case
MSC/adams
Force(N)
扭矩作用方向的非线性 刚度设计
垂向非线性刚度设计 纵向非线性刚度设计 侧向非线性刚度设计
-20 -15
I_WOT、II_WOT、III_WOT、 R_WOT及其他档位
垂向动力兼总顾成隔运振动需空求6间0限0制0 、
Roll
发动机前纵置前驱的传统布置 V型悬置布置与TRA布置兼顾 液阻悬置功能：控制P/T Roll模态?控制Bounce 模态？还是实现良好的怠速隔振 NVH调试不易
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悬置系统设计：平衡隔振与位移控制
悬置系统的两个重要功能
原始方案下，EBounce的质量水平>=8 sigma，EPitch的质量水平为2.3 sigma，EPitch的质量水平略低。 mode1的质 量水平为1.3 sigma，mode1的质量水平为0.87 sigma，mode1和mode2的质量水平都较低
采用6σ对系统进行稳健性优化，在合适的刚度变动范围内，重新优化各悬置各个刚度的中值，使得系统更加稳健。 Copyright© ASIMCO Technologies Limited
悬置系统的稳健性与敏感性设计及优化
悬置系统的敏感性设计
考察影响系统关键目标的关键因素（比如垂向模态、P/T Roll模态等） 提供给NVH测试人员，利于后期NVH性能调试 悬置系统的敏感性分析也是asimco悬置系统的重要内容 DOE
FreqRYY(%)
Yaw 0.0537 0.0089 2.6682 1.6538 94.1755 1.4398
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悬置系统的稳健性与敏感性设计及优化
悬置系统的稳健性设计
首先对原刚度方案（如上表）的系统稳健性进行分析，重点考察垂向与绕曲轴方向的能量解耦率大于90%、第一阶模态 与7Hz之间的距离、第六阶模态与16Hz之间的距离都小于1这样四个参数。
隔振
悬置动刚度、滞后角等 系统固有频率分布合理、能量解耦率情况
尽量降低悬置的力传递（尤其敏感性较大部位 的悬置）
悬置结构设计上属于线性段范围
位移控制
悬置的非线性静刚度设计 满足各类工况动力总成位移限制的要求 考虑两个阶段的位移控制：1.隔振设计时考虑
低负载时的位移控制，利于抑制点火、熄火、 油门迅速踏下松开、加速、减速、转弯等时动 力总成的晃动；2.极限工况下，抑制动力总成 过量的位移，防止动力总成与周围零部件干涉
中纵置前驱三点悬置 应用V型布置原理设计安装倾角很关键 后悬置所布位置严重影响NVH性能（模态节点） 悬置摆放方式需重点关注各向刚度平衡（不使 所有悬置的最大或最小刚度集中于一个方向） Bounce模态、P/T Roll模态与车身一扭、一弯模 态的关系 悬置限位与扭矩作用方向 悬置系统（多用纯橡胶悬置）对点火/熄火等工 况动力总成晃动的抑制
动力总成的信息
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隔振设计：优化悬置系统参数
悬置刚度 悬置坐标 悬置安装角
优化变量
最低固有频率 最高固有频率
各模态间隔 关键模态间隔
各模态所处频 率范围
优化约束
engine_mount_opt
形成系统质量矩阵、刚度矩阵 计算固有频率、振型及能量解耦率 定义模态间隔、关键模态等
前横置前驱四点TRA布置 承载悬置与非承载悬置 悬置TRA布置 前后悬置结构设计 液阻悬置的功能：位移控制？怠速隔振？ 前后悬置实车的调整 悬置限位行程的设计 各悬置刚度对关键性能参数（Bounce模态与P/T Roll模态）的影响
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纵向动力总成运动空间限制、
兼顾隔振需求4000
侧向动力总成运动空间限制、 兼顾隔振需求
2000
悬置非线性刚度设计
不同方向有不同的考虑 始终兼顾位移控制与隔振 尽量不使单个悬置承载过大 各工况所处位置：线性段、 过渡段、硬限位段
0
-10
-5
0
5
10
15
-2000
-4000
-6000
-8000 Disp.(mm)
asimco悬置系统开发流程及技术应用
获得车辆与 动力总成相关信息
能量解耦方法求解 模态与能量解耦率
no
测试动力总成 刚体参数
悬置系统 匹配分析
是否满足设计
三线摆测试动力总成 刚体参数
设计评审
提交项 目经理
悬置结构分析
支架模态分析 支架动刚度分析
支架强度分析 支架耐久性分析
支架结构分析
DOE
悬置系统
Lateral 96.7105 0.1084 0.0958 0.9181 0.0456 2.1215
Bounce 0.1073 99.4266 0.0764 0.2233 0.0048 0.1616
Roll 2.7511 0.0537 0.0473 4.2208 0.6338 92.2933
Pitch 0.3170 0.3566 1.0852 91.0502 3.2002 3.9561
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悬置系统布置方式与悬置系统设计的考虑
三缸机前横置 较低的燃烧激振频率（1.5阶次），1阶惯性力矩 不平衡，悬置系统固有频率既要大于发动机燃烧 半阶次激励，又要对怠速1.5阶次激励和1阶惯性 力矩隔振 传统TRA布置不适于三缸机，主要因为传统TRA 布置使得Roll模态过高，处于怠速1阶惯性力矩频 率附近
asimco自己开发软件
动力总成系统扭矩轴计算软件：Powertrain_TRA_compute; 悬置系统优化分析软件：engine_mount_opt; 悬置系统动力学分析软件：engine_mount_dynamic 悬置非线性刚度设计和悬置系统各类工况分析软件：engine_mount_load. 悬置NVH性能虚拟调校软件：engine_mount_virtual_NVH 惯性通道式液阻悬置调试软件:Hydraulic_Mount_Design
Mount
Dynamic Stiff.(Vehicle Coord.)
X(N/mm)
Y(N/mm)
Z(N/mm)
Static Stiff.(Vehicle Coord.) X(N/mm) Y(N/mm) Z(N/mm)
Trans_MT
118±15% 84±15% 204±15%
84
60
146
Eng_MT
刚度矩阵
engine_mount_opt
最大化各阶 能量解耦率
合理分布各 阶模态
动力总成静平 衡姿态控制
优化目标
isight
多岛遗 传优化
算法
质量矩阵
求解矩阵的特征值与特征向量得到固有频率与振型 计算系统的能量解耦率
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位移控制设计：悬置非线性刚度设计与工况计算
asimco悬置系统开发软件的应用
商用软件
Abaqus:用于橡胶结构分析，支架强度非线性计算； HyperWorks+Optistruct：网格剖分、模态分析、支架优化 Msc/Nastran：模态分析 Msc/Adams：悬置系统设计 Isight：优化设计、稳健性设计、敏感性分析等 Matlab：悬置系统分析 Adina：液压悬置分析 MSC/Fatigue、Ncode：疲劳耐久性分析 Minitab：DOE CAD：Catia、UG、Pro/e、AutoCAD
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asimco悬置系统开发组成人员
asimco悬置系统开发组成-研发中心芜湖分部 动力总成刚体参数三线摆测试 悬置系统优化分析 悬置、支架结构FEA分析 悬置系统NVH测试 悬置结构性能MTS测试
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asimco悬置开发 普通橡胶结构悬置 液阻悬置（第一代、第二代、第三代） 半主动液阻悬置（与大学合作研发）
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悬置系统布置方式与悬置系统设计的考虑
前横置前驱三点TRA布置 承载悬置与非承载悬置 抗扭拉杆设计 悬置TRA布置 液阻悬置的功能：位移控制？怠速隔振？ 悬置限位行程设计 各悬置刚度对关键性能参数（Bounce模态与P/T Roll模态）的影响 点火/熄火等工况动力总成晃动的抑制
6σ
敏感性分析
OK
悬置系统
OK
稳健性分析
悬置非线性 刚度分析
悬置系统 稳健性优化
no
asimco悬置非线性 刚度设计规范
no
OK
是否满足设计
悬置系统 工况计算
FEA
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悬置发展过程及asimco悬置设计
悬置发展历程 满足更为严格的车辆NVH性能要求 理想悬置：低频大刚度、大阻尼，抑制动力总成晃动；高频小刚度、小阻尼，满足隔振要求
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悬置系统的稳健性与敏感性设计及优化
悬置系统的稳健性设计
每个悬置刚度±15%的变差、位置的变差、安装角度的变差等 传统设计方法只能保证中值最优，稳健性没有得到考虑 采用6σ方法使得悬置系统关键性能参数更加稳健 稳健性设计是asimco悬置系统设计的一个重要内容
Force(N)
6000
4000
2000
0
-20 -15
-10
-5
0
-2000
-4000
-6000
-8000 Disp.(mm)
5
10
15
Eng_MT-u 3rd_WOT 2nd_WOT 1st_WOT R_WOT Eng_MT-v Eng_M百度文库-w statics
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