一、動(dòng)力總成懸置系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則

一般在分析動(dòng)力總成懸置系統(tǒng)振動(dòng)問題時(shí)，由于其固有頻率遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于動(dòng)力總成和車架彈性體振動(dòng)頻率，因此習(xí)慣上將動(dòng)力總成看做空間運(yùn)動(dòng)剛體，把車架看成固定剛體，彈性懸置元件可以簡化為具有三個(gè)主剛度軸的彈簧阻尼元件。由理論力學(xué)可知，空間剛體運(yùn)動(dòng)有6個(gè)自由度，這樣，發(fā)動(dòng)機(jī)懸置系統(tǒng)振動(dòng)問題就簡化為6自由度空間剛體振動(dòng)問題。該系統(tǒng)可以看做整車振動(dòng)的一個(gè)子系統(tǒng)，在研究該系統(tǒng)的剛體模態(tài)時(shí)，它受其它子系統(tǒng)的影響很小。

一般地，對動(dòng)力總成—懸置這樣6個(gè)自由度剛體振動(dòng)系統(tǒng)，各個(gè)自由度之間存在運(yùn)動(dòng)耦合，即一個(gè)方向的激勵(lì)不但可以引起本方向的振動(dòng)而且還可以引起其它方向的振動(dòng)，這就使動(dòng)力總成振動(dòng)比較復(fù)雜和劇烈，顯然是工作過程中不希望出現(xiàn)的。而且，當(dāng)各階振動(dòng)耦合時(shí)，會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)振動(dòng)的最高頻率上升，擴(kuò)大了引起共振的頻率范圍。

動(dòng)力總成懸置系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則是解耦布置，即消除各自由度間的彈性耦合和慣性耦合。這種解耦布置方式的優(yōu)點(diǎn)是當(dāng)動(dòng)力總成上作用有一個(gè)方向的激振力或力矩時(shí)，系統(tǒng)僅在該方向產(chǎn)生響應(yīng)，而不影響其它方向的運(yùn)動(dòng)。理論上，當(dāng)系統(tǒng)所有彈性元件的等效彈性中心與被支承物體的質(zhì)心重合時(shí)，即懸置做匯聚式布置時(shí)，系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)完全彈性解耦，即各自由度間的剛度影響系數(shù)為零，系統(tǒng)剛度陣成為對角陣。但實(shí)際的發(fā)動(dòng)機(jī)懸置設(shè)計(jì)中，由于受安裝空間和制造工藝等因素的限制，不可能將懸置元件布置在系統(tǒng)任意位置上或布置為任意方向，因此匯聚式布置在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)懸置系統(tǒng)中難于實(shí)現(xiàn)。

懸置系統(tǒng)的作用是降低發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)的傳遞和控制發(fā)動(dòng)機(jī)位移，懸置系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)包括以下幾個(gè)目標(biāo)：

動(dòng)力總成懸置系統(tǒng)的最高階固有振動(dòng)頻率應(yīng)小于發(fā)動(dòng)機(jī)工作中的最小激振頻率的0.717倍，以實(shí)現(xiàn)減振的作用；

與車身的其他固有頻率不產(chǎn)生重合導(dǎo)致共振疊加；

懸置在系統(tǒng)共振頻帶內(nèi)應(yīng)有較大的阻尼值；

盡可能多的實(shí)現(xiàn)各自由度間的解耦；

動(dòng)力總成在諸如汽車起步、制動(dòng)、轉(zhuǎn)向等極限工況下位移值不能超過允許取值；

懸置支架應(yīng)有足夠的強(qiáng)度，以承受動(dòng)力總成懸置系統(tǒng)的各種工況載荷；

懸置支架應(yīng)有足夠高的固有頻率，避免在各個(gè)工況激勵(lì)下產(chǎn)生噪音影響；

二、C項(xiàng)目懸置系統(tǒng)布局推薦方案

此項(xiàng)目車型的底盤與一汽威姿類似，發(fā)動(dòng)機(jī)選用東安汽車發(fā)動(dòng)機(jī)制造有限公司的DA4G18發(fā)動(dòng)機(jī)。根據(jù)此車型的底盤和發(fā)動(dòng)機(jī)的工藝特點(diǎn)，結(jié)合我們以往的系統(tǒng)開發(fā)經(jīng)驗(yàn)，我們推薦懸置的布局方式為：平衡扭矩軸系統(tǒng)

即在動(dòng)力總成的扭矩軸的兩側(cè)布置2個(gè)懸置，（推薦至少1個(gè)懸置采用液壓形式，如不考慮價(jià)格目標(biāo)最好2個(gè)都選用液壓懸置，具體情況需進(jìn)行詳細(xì)的系統(tǒng)計(jì)算才能確定）。此2個(gè)懸置需具備較大的3向剛度，對動(dòng)力總成的自重及Z向跳動(dòng)起主承載作用。另外2個(gè)懸置主要起約束扭矩作用。詳見下圖

此布局方案的優(yōu)點(diǎn)是跳動(dòng)和縱搖及扭矩解耦性良好，適合4缸機(jī)扭矩波動(dòng)較大的振動(dòng)激勵(lì)特點(diǎn)。他的缺點(diǎn)是縱搖模態(tài)和扭矩模態(tài)之間調(diào)整較難，懸置布置的位置要求比較高。由于目前數(shù)據(jù)還不全，扭矩軸的空間位置無法計(jì)算得出，但是憑以往的開發(fā)經(jīng)驗(yàn)，從數(shù)模的空間點(diǎn)位來看，左右2個(gè)懸置的安裝點(diǎn)基本在扭矩軸周圍，應(yīng)該能夠通過懸置支架的微調(diào)來滿足位置要求。

三、液壓懸置和普通橡膠懸置對比

3．1 性能特點(diǎn)

根據(jù)動(dòng)力總成懸置系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)懸置系統(tǒng)的主要作用應(yīng)該分為兩個(gè)方面：降低發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)向車身的傳遞和控制發(fā)動(dòng)機(jī)位移。但兩者對懸置元件性能的要求是截然相反的，具體要求表現(xiàn)為：

為控制發(fā)動(dòng)機(jī)位移，在5～20Hz范圍內(nèi)，懸置應(yīng)具有大剛度，大阻尼

為降低振動(dòng)傳遞，在20Hz以上頻帶，懸置具有小剛度，小阻尼。

因此，理想發(fā)動(dòng)機(jī)懸置元件的動(dòng)態(tài)特性主要應(yīng)該滿足以下兩方面的要求：

低頻大振幅振動(dòng)時(shí)，具有較高的動(dòng)剛度和較大的阻尼，以限制發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)的振幅，防止出現(xiàn)運(yùn)動(dòng)干涉；

高頻小振幅振動(dòng)時(shí)有小剛度小阻尼，降低發(fā)動(dòng)機(jī)和車架之間的力傳遞率。

橡膠是一種由異戊二烯(C5H5)單體構(gòu)成的鏈狀高分子材料，其中的單鍵因熱運(yùn)動(dòng)有某種程度的自由旋轉(zhuǎn)，根據(jù)其分子的旋轉(zhuǎn)情況有非常多樣的分子形狀，這種分子形態(tài)的多樣性實(shí)際上就是橡膠具有彈性的根本原因。而一般固體的彈性，是與原子間隔的變化相對應(yīng)的內(nèi)部能量引起的。因此，可以理解橡膠的彈性特征是：彈性模量低，彈性極限高。

但是單純的橡膠材料不能滿足發(fā)動(dòng)機(jī)對懸置的低頻大剛度大阻尼、高頻小剛度小阻尼的要求，橡膠懸置設(shè)計(jì)中只能采取某些性能上的折中。現(xiàn)代汽車向小型、經(jīng)濟(jì)、輕量化和高舒適性發(fā)展，導(dǎo)致一般轎車普遍采用發(fā)動(dòng)機(jī)前置－前輪驅(qū)動(dòng)方式，且多使用平衡性差的四缸發(fā)動(dòng)機(jī)，同時(shí)車身質(zhì)量減小，彈性增加，車身剛度減少，導(dǎo)致車身振動(dòng)水平上升。這種情況下，汽車為達(dá)到更好的乘坐舒適性，對其各子系統(tǒng)的振動(dòng)控制的要求更加嚴(yán)格，因此發(fā)動(dòng)機(jī)懸置系統(tǒng)的減振性能必須有明顯的改善。傳統(tǒng)的橡膠懸置已經(jīng)不能滿足要求，液壓懸置成為一種理想的選擇。

汽車動(dòng)力總成液壓懸置是國外七、八十年代發(fā)展起來的一種新型彈性隔振元件。液壓懸置，又稱為液體阻尼型橡膠隔振器，在傳統(tǒng)橡膠懸置基礎(chǔ)上增加了內(nèi)部液體阻尼機(jī)構(gòu)，利用內(nèi)部液體運(yùn)動(dòng)時(shí)的慣性和阻尼特性來吸收和衰減發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)。它的工作原理類似于動(dòng)力吸振器，實(shí)現(xiàn)的非常巧妙。在發(fā)動(dòng)機(jī)低頻振動(dòng)時(shí)，液壓懸置相當(dāng)于橡膠彈簧和動(dòng)力吸振器并聯(lián)作用的機(jī)構(gòu)，可以很好的控制發(fā)動(dòng)機(jī)位移量，最大程度的降低振動(dòng)傳遞率；在高頻振動(dòng)時(shí)，橡膠彈簧單獨(dú)作用，由于液壓懸置的橡膠主簧多采用天然橡膠，具有較小的阻尼，有利用降低振動(dòng)的傳遞。液壓懸置克服了橡膠懸置低頻阻尼小、高頻硬化明顯的缺點(diǎn)，做到了在不同的振動(dòng)頻率下具有不同的動(dòng)態(tài)特性，即在低頻振動(dòng)時(shí)具有大阻尼大剛度特性、高頻振動(dòng)時(shí)具有小阻尼低剛度特性，能夠較好的滿足汽車動(dòng)力總成的隔振及車內(nèi)降噪的要求。

3．2 工藝和價(jià)格

動(dòng)力總成液壓懸置的制造工藝比較復(fù)雜，它由橡膠主簧、外殼、上連接體、底殼、橡膠底膜、慣性通道體、解耦膜、隔板、阻尼液等組成，而且它要求產(chǎn)品在組裝后要求良好的密封效果，并且在液體中不允許存在氣體。單個(gè)液壓懸置的目前市場價(jià)格一般在￥80～￥100左右。這樣如整套動(dòng)力總成懸置選用2個(gè)液壓和2個(gè)橡膠件，總體價(jià)格大概在￥220～￥250；而普通的橡膠件的制造工藝相對液壓懸置來說則要簡單些，如整套動(dòng)力總成懸置都選用橡膠件的話，總體價(jià)格大概在￥140～￥180。

目前市場上的車型在動(dòng)力總成懸置的匹配方面已經(jīng)較多的應(yīng)用液壓懸置，在中高檔車型，如上海通用的別克、一汽的奧迪和馬自達(dá)、廣州本田的雅闊等都應(yīng)用了液壓懸置，此類車型的動(dòng)力總成懸置經(jīng)過的完整的開發(fā)匹配的過程，整車的振動(dòng)和車內(nèi)噪音控制效果都較為理想；在中檔車如上海通用凱越、一汽小紅旗和捷達(dá)、沈陽華晨等也絕大多數(shù)應(yīng)用到了液壓懸置；在低檔車還有許多沒用應(yīng)用到液壓懸置。

四、 懸置推薦

根據(jù)整車的安裝結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，我們推薦左右2側(cè)的液壓懸置選用如下圖1：

推薦前后方向的橡膠懸置如下圖2：