基于十三自由度模型的动力总成刚体模态分析
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与材料 ， ２ ０ ０ ４ （ ６ ） ．
［ ３ ］ 黄开有． 机械强度有限寿命设计及应 用［ Ｊ ］ ． 现代机械 ，
２ ０ ０ ５ （ ３ ） ． ．
［ ４ ］ Ｄ ｏ ｔ ｔ ｏ ｍａ Ｖ， Ｇ ｉ ａ ｎ ｃ ａ ｎ ｅ Ｓ ， Ｎｕ ｂ ｉ ｌ ｅ Ｒ ． Ｆ ａ ｔ ｉ ｇ ｕ ｅ ｌ ｉ ｆ ｅ ｐ ｒ ｅ ｄ ｉ ｃ —
业 中的应用［ Ｊ ］ ． 材料科学与工艺 ， ２ ０ ０ ４ ， １ ２ （ ５ ） ．
摘 要 ：通过 对 某 款 车 型 的 悬 置 系统 进 行 十 三 自由度 分析 ， 得 到 了动 力 总 成 在 整 车 的 模 态 ， 并 进 行了４ 一ｐ ｏ ｓ ｔ ｅ ｒ 试验验证 ， 二 者结果吻合较好 ， 说 明 了 该 分 析 方 法 的 可 行 性 和优 越 性 ， 同 时 分析 了 计 算 结 果 与 试 验 结 果 之 间误 差 的产 生原 因。
发 动机激 振 频率 。该 文运 用 ＡＤ ＡＭＳ Ｖｉ ｅ ｗ 建 立 悬
系统安 装在 车轴 上 ， 车轴 经 过 轮胎 接 地 。考 虑 的 自
由度 如下 ：
（ １ ）动力 总成 ６个 自由度 ， 即 Ｘ、 ｙ、 Ｚ三 向平 动 （ 分 别记 为 Ｐ Ｔ— ｘ、 Ｐ Ｔ—Ｙ， Ｐ Ｔ— Ｚ ） 及绕 Ｘ 轴 、 ｙ 轴、 Ｚ 轴 的三 向转 动 （ 分别记为 Ｐ Ｔ—Ｒ 、 Ｐ Ｔ—Ｒ 、 Ｐ Ｔ—Ｒ ） 。这 是 由于动力 总成 是具 有一定 质量 及转
ｔ ｉ ｏ ｎ ｕ ｎ ｄ ｅ ｒ ｖ ａ ｒ ｉ ａ ｂ ｌ ｅ ｌ ｏ ａ ｄ ｉ ｎ ｇ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ａ Ｆ ｌ ｅ Ｗ ｎ ｏ ｎ － ｌ ｉ ｎ ｅ ａ ｒ
［ １ １ ］ 张红兵 ， 姜奉 文． 不等厚 汽车 板激光 拼焊成 形性能 的 研究［ Ｊ ］ ． 热加工工艺 ， ２ ０ １ ｌ ， ４ ０ （ １ ５ ） ． ［ １ ２ ］ 林俊峰 ， 苑世 剑 ， 刘钢 ， 等． 内高压成形 技术 在汽车 工
分 析该 设计 方法 的可行 性 。
重要 指标 。 目前普 遍 采用 的是 六 自 由度 分 析 ， 即动
力 总成安 装 在地上 的模 态 （ 称 为对地 模态 ） 。而在 实
１ 十 三 自 由度 模 型 介 绍
图１ 是 整车 十 三 自由度 模 型示 意 图。其 中 ， 动
力 总成 经过 悬置 系 统安 装 在 车 身上 ， 车身 经 过 悬架
公 路 与 汽Biblioteka Baidu 运
总第 １ ５ ４期
Ｈｉ ｇ ｈ ｗａ ｙ ｓ＆ Ａｕ ｔ ｏ ｍｏ ｔ ｉ ｖ ｅ Ａｐ ｐｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ
５
基 于十 三 自由度 模 型 的动 力 总成 刚体 模 态分 析
杨利 勇
（ 上 海 汽 车 集 团股 份 有 限 公 司 技 术 中心 ， 上海 ２ ０ １ ８ ０ ４ ）
际中， 动 力总 成与 车身 和副 车架 连接 ， 车 身和地 面 之 间 还存在 悬 架系 统 、 轮胎等 弹性 部件 。因此 ， 动力 总
成在 实 车 中的模态 （ 称 为对 车模 态） 才 更 接近 实 际状 态 。对 车模 态与对 地模 态 之 间存 在 差 异 ， 如 重 点 关 注 的 Ｚ向及 俯仰 方 向 ， 模态 差异 为 １ ～２ Ｈｚ ， 因而 找 到 动力 总成 的对 车模 态 ， 才 能 比较 准 确 地 对 悬 置 系 统 的刚度 和阻尼进 行 优化 ， 合 理 地 避 让 轮 跳 模 态 和
置 系统 十三 自由度 模 型 ， 对 １ ３种 模 态进 行 计 算 ， 并
利用 ４ 一ｐ ｏ ｓ ｔ ｅ ｒ 试 验 台对 实 车 测 试 结 果 进 行 对 比，
动惯量 的 刚体 ， 放 置在 弹性 体上产 生 ６种模态 。
（ ２ ）车 身 ３ 个 自由度 ， 即车 身 的Ｚ向平 动 （ 记 为
件采 用镁 合 金制造 。 参 考文献 ：
［ １ ］ 马鸣 图． 论汽车轻量化 ［ Ｊ ］ ． 中国工程科学 ， ２ ０ ０ ９ （ ９ ） ． ［ ２ ］ 胡朝辉 ． 面 向汽车轻量 化设 计 的关 键技 术研 究［ Ｄ］ ． 长
沙： 湖南大学 ， ２ ０ １ ０ ．
［ ８ ］ Ｓ ｉ ｌ ｖ ａ Ｍ， Ｔ ｏ ｒ ｔ ｏ ｒ ｅ ｌ ｌ ｉ Ｄ Ａ， Ｎ ｏ ｒ ａ ｔ ｏ Ｊ Ａ． Ｃ ｏ ｍｐ ｏ ｎ ｅ ｎ ｔ ａ ｎ ｄ
ｏ ｐ ｔ ｉ ｍｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ， ２ ０ １ ０， ４ １ （ １ ） ．
１ － ９ ３ 杨合 ， 李落星 ， 王渠 东 ， 等． 轻合金成形领域科学 技术 发
展研究 ［ Ｊ ］ ． 机械工程学报 ， ２ ０ １ ０ ， ４ ６ （ １ ２ ） ． ［ １ ０ ］ 罗思东． 镁合金在 汽车上 的开发与应 用［ Ｊ ］ ． 汽车工 艺
关 键 词 ：汽 车 ； 动 力 总成 ；自 由度 ；悬置 系统 ； 刚 体 模 态
中 图分 类 号 ： Ｕ４ ６ ３ ． ３ ３
文献标志码 ： Ａ
文章编号 ： １ ６ ７ １ —２ ６ ６ ８ （ ２ ０ １ ３ ） ０ １ －０ ０ ０ ５ —０ ４
在悬 置设 计过 程 中 ， 动力 总成 刚 体 模 态 是 一 个
・’ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｒ ｅ ｌ ｉ ａ ｂ ｉ ｌ ｉ ｔ ｙ — ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｔ ｏ ｐ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ｏ ｐ ｔ ｉ ｍｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｕ ｓ ｉ ｎ ｇ ａ
ｓ ｉ ｎ ｇ ｌ ｅ － ｌ ｏ ｏ ｐ ｍ ｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ［ Ｊ ］ ． Ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ａ ｌ ａ ｎ ｄ ｍｕ ｌ ｔ ｉ ｄ ｉ ｓ ｃ ｉ ｐ １ ｉ ｎ ａ ｒ ｙ
［ ３ ］ 黄开有． 机械强度有限寿命设计及应 用［ Ｊ ］ ． 现代机械 ，
２ ０ ０ ５ （ ３ ） ． ．
［ ４ ］ Ｄ ｏ ｔ ｔ ｏ ｍａ Ｖ， Ｇ ｉ ａ ｎ ｃ ａ ｎ ｅ Ｓ ， Ｎｕ ｂ ｉ ｌ ｅ Ｒ ． Ｆ ａ ｔ ｉ ｇ ｕ ｅ ｌ ｉ ｆ ｅ ｐ ｒ ｅ ｄ ｉ ｃ —
业 中的应用［ Ｊ ］ ． 材料科学与工艺 ， ２ ０ ０ ４ ， １ ２ （ ５ ） ．
摘 要 ：通过 对 某 款 车 型 的 悬 置 系统 进 行 十 三 自由度 分析 ， 得 到 了动 力 总 成 在 整 车 的 模 态 ， 并 进 行了４ 一ｐ ｏ ｓ ｔ ｅ ｒ 试验验证 ， 二 者结果吻合较好 ， 说 明 了 该 分 析 方 法 的 可 行 性 和优 越 性 ， 同 时 分析 了 计 算 结 果 与 试 验 结 果 之 间误 差 的产 生原 因。
发 动机激 振 频率 。该 文运 用 ＡＤ ＡＭＳ Ｖｉ ｅ ｗ 建 立 悬
系统安 装在 车轴 上 ， 车轴 经 过 轮胎 接 地 。考 虑 的 自
由度 如下 ：
（ １ ）动力 总成 ６个 自由度 ， 即 Ｘ、 ｙ、 Ｚ三 向平 动 （ 分 别记 为 Ｐ Ｔ— ｘ、 Ｐ Ｔ—Ｙ， Ｐ Ｔ— Ｚ ） 及绕 Ｘ 轴 、 ｙ 轴、 Ｚ 轴 的三 向转 动 （ 分别记为 Ｐ Ｔ—Ｒ 、 Ｐ Ｔ—Ｒ 、 Ｐ Ｔ—Ｒ ） 。这 是 由于动力 总成 是具 有一定 质量 及转
ｔ ｉ ｏ ｎ ｕ ｎ ｄ ｅ ｒ ｖ ａ ｒ ｉ ａ ｂ ｌ ｅ ｌ ｏ ａ ｄ ｉ ｎ ｇ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ａ Ｆ ｌ ｅ Ｗ ｎ ｏ ｎ － ｌ ｉ ｎ ｅ ａ ｒ
［ １ １ ］ 张红兵 ， 姜奉 文． 不等厚 汽车 板激光 拼焊成 形性能 的 研究［ Ｊ ］ ． 热加工工艺 ， ２ ０ １ ｌ ， ４ ０ （ １ ５ ） ． ［ １ ２ ］ 林俊峰 ， 苑世 剑 ， 刘钢 ， 等． 内高压成形 技术 在汽车 工
分 析该 设计 方法 的可行 性 。
重要 指标 。 目前普 遍 采用 的是 六 自 由度 分 析 ， 即动
力 总成安 装 在地上 的模 态 （ 称 为对地 模态 ） 。而在 实
１ 十 三 自 由度 模 型 介 绍
图１ 是 整车 十 三 自由度 模 型示 意 图。其 中 ， 动
力 总成 经过 悬置 系 统安 装 在 车 身上 ， 车身 经 过 悬架
公 路 与 汽Biblioteka Baidu 运
总第 １ ５ ４期
Ｈｉ ｇ ｈ ｗａ ｙ ｓ＆ Ａｕ ｔ ｏ ｍｏ ｔ ｉ ｖ ｅ Ａｐ ｐｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ
５
基 于十 三 自由度 模 型 的动 力 总成 刚体 模 态分 析
杨利 勇
（ 上 海 汽 车 集 团股 份 有 限 公 司 技 术 中心 ， 上海 ２ ０ １ ８ ０ ４ ）
际中， 动 力总 成与 车身 和副 车架 连接 ， 车 身和地 面 之 间 还存在 悬 架系 统 、 轮胎等 弹性 部件 。因此 ， 动力 总
成在 实 车 中的模态 （ 称 为对 车模 态） 才 更 接近 实 际状 态 。对 车模 态与对 地模 态 之 间存 在 差 异 ， 如 重 点 关 注 的 Ｚ向及 俯仰 方 向 ， 模态 差异 为 １ ～２ Ｈｚ ， 因而 找 到 动力 总成 的对 车模 态 ， 才 能 比较 准 确 地 对 悬 置 系 统 的刚度 和阻尼进 行 优化 ， 合 理 地 避 让 轮 跳 模 态 和
置 系统 十三 自由度 模 型 ， 对 １ ３种 模 态进 行 计 算 ， 并
利用 ４ 一ｐ ｏ ｓ ｔ ｅ ｒ 试 验 台对 实 车 测 试 结 果 进 行 对 比，
动惯量 的 刚体 ， 放 置在 弹性 体上产 生 ６种模态 。
（ ２ ）车 身 ３ 个 自由度 ， 即车 身 的Ｚ向平 动 （ 记 为
件采 用镁 合 金制造 。 参 考文献 ：
［ １ ］ 马鸣 图． 论汽车轻量化 ［ Ｊ ］ ． 中国工程科学 ， ２ ０ ０ ９ （ ９ ） ． ［ ２ ］ 胡朝辉 ． 面 向汽车轻量 化设 计 的关 键技 术研 究［ Ｄ］ ． 长
沙： 湖南大学 ， ２ ０ １ ０ ．
［ ８ ］ Ｓ ｉ ｌ ｖ ａ Ｍ， Ｔ ｏ ｒ ｔ ｏ ｒ ｅ ｌ ｌ ｉ Ｄ Ａ， Ｎ ｏ ｒ ａ ｔ ｏ Ｊ Ａ． Ｃ ｏ ｍｐ ｏ ｎ ｅ ｎ ｔ ａ ｎ ｄ
ｏ ｐ ｔ ｉ ｍｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ， ２ ０ １ ０， ４ １ （ １ ） ．
１ － ９ ３ 杨合 ， 李落星 ， 王渠 东 ， 等． 轻合金成形领域科学 技术 发
展研究 ［ Ｊ ］ ． 机械工程学报 ， ２ ０ １ ０ ， ４ ６ （ １ ２ ） ． ［ １ ０ ］ 罗思东． 镁合金在 汽车上 的开发与应 用［ Ｊ ］ ． 汽车工 艺
关 键 词 ：汽 车 ； 动 力 总成 ；自 由度 ；悬置 系统 ； 刚 体 模 态
中 图分 类 号 ： Ｕ４ ６ ３ ． ３ ３
文献标志码 ： Ａ
文章编号 ： １ ６ ７ １ —２ ６ ６ ８ （ ２ ０ １ ３ ） ０ １ －０ ０ ０ ５ —０ ４
在悬 置设 计过 程 中 ， 动力 总成 刚 体 模 态 是 一 个
・’ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｒ ｅ ｌ ｉ ａ ｂ ｉ ｌ ｉ ｔ ｙ — ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｔ ｏ ｐ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ｏ ｐ ｔ ｉ ｍｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｕ ｓ ｉ ｎ ｇ ａ
ｓ ｉ ｎ ｇ ｌ ｅ － ｌ ｏ ｏ ｐ ｍ ｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ［ Ｊ ］ ． Ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ａ ｌ ａ ｎ ｄ ｍｕ ｌ ｔ ｉ ｄ ｉ ｓ ｃ ｉ ｐ １ ｉ ｎ ａ ｒ ｙ