中文版悬置
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能的影响
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
发动机悬置系统的解耦设计
————模态的解耦（续）
?解耦优化
6
? 目标函数：Object ? ai max(Tpji ) i ?1 j ?1...6
?应考虑在转向工况下该方向上位移不致 过大
发动机悬置系统的解耦设计
————固有频率的布置（续）
5）发动机绕Y轴转动的固有频率 (10Hz<fθy<17Hz)
?避开怠速下的激励 ?避开车身的扭转振动固有频率
发动机悬置系统的解耦设计
————固有频率的布置（续）
6）发动机绕Z轴转动的固有频率 (6Hz<fθz<17Hz)
? 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，
力总成悬置系统是否解耦或其解耦的程度。尽
量使动力总成某阶振动的能量集中在一个广义
坐标上
6
??? Tpk
?
Tk Ti
max
?
(? i )l (? i )k mkl
l ?1 66
? 100%
(? i )l (? i )k mkl
l?1 k?1
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）
悬置的布置原则
确定悬置系 统的初期布
置方案
初始刚度、阻 尼、安装角度 等参数的确定
建立悬置系统六 自由度力学模型
基于解耦进行优 化，确定各个刚 度、位置等参数
基于动态响应分析
基于刚体模型
，进行悬置系统的 优化设计和改进
分析扰动激励、 进行频率的匹配
激励的 获取
初期设计
基于响应分析 的改进和优化
分析悬置对 整车NVH性
设计变量：
发动机悬置系统的解耦设计
————模态的解耦（续）
约
位束
置 约 束
条 件
：
位
置
约
束
发动机悬置系统的解耦设计
————模态的解耦（续）
? 约束条件：
刚 度 约 束
位 置 约 束
发动机悬置系统的解耦设计
————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
左悬置(Hz) 右悬置(Hz)
2666.6 3978.6 4896.4
726.36 773.08 1306.5
第一阶模态
后悬置(Hz) 487.41 782.04 883.10
基于动态响应分析的发动机悬置优 化设计 ———激励的处理
?
2500rpm往复惯性力和2500rpm激振力矩
基于动态响应分析的发动机悬置优 化设计 ———非线性刚度曲线处理
发动机悬置系统的解耦设计
————固有频率的布置（续）
1） 6Hz<fx<17Hz 2） 6Hz<fy<10Hz 3） 8Hz<fz<10.75Hz 4） 10Hz<fθx<15Hz 5） 10Hz<fθy<17Hz 6） 6Hz<fθz<17Hz
频率布置图
发动机悬置系统的解耦设计
————固有频率的布置（续）
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
模垂向固有频率(8Hz<fz<10.75Hz) ? 避开发动机的二阶往复惯性力的激励频率 ? 避开前轮垂向振动的固有频率 ? 避开整车一阶弯曲固有频率 ? 要考虑由于路面不平引起的动力总成的上
下位移不致太大。
发动机悬置系统的解耦设计
————固有频率的布置（续）
2）发动机的绕X轴转动的固有频率 （10Hz<fθx<15Hz)这个频率是发动机隔 振设计最重要的一个方面
?该方向的固有频率应尽量远离转向时的 激励频率
发动机悬置系统的解耦设计
————模态的解耦
? 解耦方法：能量法解耦 ? 坐标系：扭轴坐标系
曲轴坐标系
主惯性轴坐 标系
扭轴坐标系
发动机悬置系统的解耦设计
————模态的解耦（续）
? 能量法解耦：
? 思路：利用广义质量和振型来得到悬置系统的
能量分布矩阵 Tp，根据能量分布来判断汽车动
发动机悬置系统的解耦设计
————模态的解耦（续）
?严格约束条件（不改变发动机舱布置）
刚 度 约 束
位 置 约 束
发动机悬置系统的解耦设计
————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
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
发动机悬置系统的解耦设计
————模态的解耦（续）
?解耦优化
6
? 目标函数：Object ? ai max(Tpji ) i ?1 j ?1...6
?应考虑在转向工况下该方向上位移不致 过大
发动机悬置系统的解耦设计
————固有频率的布置（续）
5）发动机绕Y轴转动的固有频率 (10Hz<fθy<17Hz)
?避开怠速下的激励 ?避开车身的扭转振动固有频率
发动机悬置系统的解耦设计
————固有频率的布置（续）
6）发动机绕Z轴转动的固有频率 (6Hz<fθz<17Hz)
? 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，
力总成悬置系统是否解耦或其解耦的程度。尽
量使动力总成某阶振动的能量集中在一个广义
坐标上
6
??? Tpk
?
Tk Ti
max
?
(? i )l (? i )k mkl
l ?1 66
? 100%
(? i )l (? i )k mkl
l?1 k?1
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）
悬置的布置原则
确定悬置系 统的初期布
置方案
初始刚度、阻 尼、安装角度 等参数的确定
建立悬置系统六 自由度力学模型
基于解耦进行优 化，确定各个刚 度、位置等参数
基于动态响应分析
基于刚体模型
，进行悬置系统的 优化设计和改进
分析扰动激励、 进行频率的匹配
激励的 获取
初期设计
基于响应分析 的改进和优化
分析悬置对 整车NVH性
设计变量：
发动机悬置系统的解耦设计
————模态的解耦（续）
约
位束
置 约 束
条 件
：
位
置
约
束
发动机悬置系统的解耦设计
————模态的解耦（续）
? 约束条件：
刚 度 约 束
位 置 约 束
发动机悬置系统的解耦设计
————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
左悬置(Hz) 右悬置(Hz)
2666.6 3978.6 4896.4
726.36 773.08 1306.5
第一阶模态
后悬置(Hz) 487.41 782.04 883.10
基于动态响应分析的发动机悬置优 化设计 ———激励的处理
?
2500rpm往复惯性力和2500rpm激振力矩
基于动态响应分析的发动机悬置优 化设计 ———非线性刚度曲线处理
发动机悬置系统的解耦设计
————固有频率的布置（续）
1） 6Hz<fx<17Hz 2） 6Hz<fy<10Hz 3） 8Hz<fz<10.75Hz 4） 10Hz<fθx<15Hz 5） 10Hz<fθy<17Hz 6） 6Hz<fθz<17Hz
频率布置图
发动机悬置系统的解耦设计
————固有频率的布置（续）
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
模垂向固有频率(8Hz<fz<10.75Hz) ? 避开发动机的二阶往复惯性力的激励频率 ? 避开前轮垂向振动的固有频率 ? 避开整车一阶弯曲固有频率 ? 要考虑由于路面不平引起的动力总成的上
下位移不致太大。
发动机悬置系统的解耦设计
————固有频率的布置（续）
2）发动机的绕X轴转动的固有频率 （10Hz<fθx<15Hz)这个频率是发动机隔 振设计最重要的一个方面
?该方向的固有频率应尽量远离转向时的 激励频率
发动机悬置系统的解耦设计
————模态的解耦
? 解耦方法：能量法解耦 ? 坐标系：扭轴坐标系
曲轴坐标系
主惯性轴坐 标系
扭轴坐标系
发动机悬置系统的解耦设计
————模态的解耦（续）
? 能量法解耦：
? 思路：利用广义质量和振型来得到悬置系统的
能量分布矩阵 Tp，根据能量分布来判断汽车动
发动机悬置系统的解耦设计
————模态的解耦（续）
?严格约束条件（不改变发动机舱布置）
刚 度 约 束
位 置 约 束
发动机悬置系统的解耦设计
————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