基于ADAMS的某客车动力总成悬置系统分析及优化
徐燚，吴彰伟
【摘 要】［摘要］汽车动力总成的振动是汽车整车振动噪音的主要来源，如何有效地隔离动力总成的振动向车架／车身的传递成为汽车设计的一个重要问题。以某客车为研究对象，应用ADAMS软件建立了动力总成悬置系统13自由度振动力学模型，通过仿真计算，得到了在不同工况下动力总成质心处的各种运动响应曲线和各个悬置点支承处的动反力曲线，并对悬置系统的固有特性和双向隔振性能进行分析，研究了其动力总成橡胶悬置系统的双向隔振性能。最后，对其进行优化设计，将优化前方案和提供的两种优化方案进行比较，优化后悬置系统的隔振性能有明显的改善。 【期刊名称】农业装备与车辆工程 【年(卷),期】2013(051)004 【总页数】7
【关键词】［关键词］动力总成悬置；双向隔振；ADAMS；仿真；优化
0 引言
随着汽车向高速化和轻量化方向发展，振动噪声问题日益突出，人们对振动和噪声的要求越来越严格，而汽车行驶的平顺性、乘坐舒适性、发动机的减振和隔振离不开振动分析。对于汽车发动机动力总成来说，主要受到两个振源激励，一个是来自路面，另一个来自运转的发动机及传动系统［1］。因此，其悬置系统双向隔振性能的优劣直接关系到动力总成的振动向车体的传递。
本文利用ADAMS软件建立13自由度的发动机动力总成悬置系统的动力学仿真整车模型，分析悬置系统的固有频率以及每个悬置的振动传递率，得出当前
技术状态下的双向隔振性能。然后进行优化，最后比较了优化前方案和优化后方案的优劣。
1 动力总成悬置系统模型的建立
一般来说，来自路面的激励一般小于2.5Hz，动力总成悬置系统的固有频率一般不高于20Hz。本文所采用的悬置类型数量为前二后一式，安装角度为前悬置 48°，后悬置 0°［2］。 3 个悬置的外观图形如图1、图2所示。
将动力总成和支架定义为刚体，由于车身的振动主要为Z方向的上下运动，因此结合整车平顺性7自由度模型，建立该车型整车13自由度模型。采用ADAMS／VIEW建模，发动机和变速箱是分别画出了两个实体并将两个实体连成一体组成动力总成这个刚体，并将动力总成的质心位置、质量、转动惯量以及惯性积赋予这个刚体［3］。同样的道理，车架就是作了一个实体形状，将其质心位置、质量、转动惯量以及惯性积赋予这个实体。由于该客车采用的是非独立悬架，因而，前轴和后轴均可用如图4所示的圆柱形实体表示，采用4个SPRING连接车架和车轴，并赋予4个SPRING刚度和阻尼等参数。
由于BUSHING是一个6分量的弹簧结构，可以指定沿J_MARKER的坐标轴上的刚度系数和3个旋转阻尼系数及预载荷。而悬置可以等价为3个正交方向上的刚度和阻尼。所以，悬置软垫均采用BUSHING建模。BUSHING_1和BUSHING_2代表后悬置的左右两个软垫，连接动力总成和车架；BUSHING_3和BUSHING_4分别代表前左悬置软垫和前右悬置软垫，也连接在动力总成和车架之间，并各自绕自身坐标系的X轴旋转48°。BUSHING_6，BUSHING_7，BUSHING_8，BUSHING_9 分别用来表示前后4个轮胎，连接在车轴和大地间。接着，赋予每个BUSHING应有的刚度和阻尼。
最后，添加双向激励。在动力总成的质心处添加发动机激励SFORCE_1，它的Function是：-IF（time-30：427，427，IF （time-60：1708，1708，IF（time-90：3036，3036，IF（time-120：4744，4744，IF（time-150：6831，6831，9298）））））*COS （ IF（time-30：750，750，IF （time-60：1500，1500，IF（time-90：2000，2000，IF（time-120：2500，2500，IF（time-150：3000，3000，3500）））））*pi*time／（15））。路面激励的添加：首先，在MARKER_18处添加滑移副JOINT_1，约束的两个构件为车架和前轴，再在JOINT_1添加驱动MOTION_1；同理，在MARKER_24处添加滑移副JOINT_2，约束的两个构件为车架和后轴，再在JOINT_2添加驱动MOTION_2。接着，赋予MOTION_1和MOTION_2标准B级路面激励。 至此，建模过程完成。有关发动机的三维模型实物图和模型的相关参数如图3，表1、表2。
建模结果和图形如图4所示。
2 动力总成悬置系统的仿真分析
2.1 振动激励分析
本文研究的动力总成发动机为直列四缸四冲程发动机，实验仿真是在标准B级路面的振动激励下进行的。因此，其振动激励主要来自四缸发动机的振动激励和标准B级路面的振动激励。
由于四缸四冲程发动机怠速为750 r／min，此时Z向二阶往复惯性力频率为25 Hz；通常悬架系统的偏频在1 Hz左右，车身共振频率为1～1.5 Hz，因此，为了获得良好的隔振效果，动力总成悬置系统固有频率一般配置在3～18 Hz之间较为合适，并尽可能提高沿Z向平动和绕X轴转动方向的解耦率。
基于ADAMS的某客车动力总成悬置系统分析及优化
