动力总成悬置系统的功能及作用

动力总成悬置系统的主要功能是将动力总成通过悬置装配到整车之上。实现这一功能后，悬置系统将会保证动力总成定位在其设计的静态位置，并且在车辆的正常使用寿命内保证这一位置的正确性。同时，通过将动力总成与车身隔离开来，控制动力总成运动以及反作用来自动力总成的力和扭矩，从而达到衰减动力总成产生的力及力矩以及外部路面输入力的效果。悬置系统通常安装在动力总成和车架/副车架之间，结构类型有橡胶悬置、液阻悬置、半主动悬置等，更高档的车也已经使用主动悬置（见图1）。悬置隔振器单元的个数根据不同车型数量从2-6个不等。悬置安装方式也因发动机的布置形式不同而不同，分为水平式安装、倾斜式安装等，如图2所示。

从机械振动力学的观点看，汽车动力总成既是一个激振源又是一个需要隔离振动的受振对象，因而对动力总成和车架之间起双向隔振作用的悬置元件的性能要求很高，一个设计良好的动力总成悬置系统应满足：

(1) 固定和支撑动力总成；

(2) 承受动力总成内部因发动机旋转和平移质量产生的往复惯性力及力矩；

(3) 承受汽车行驶过程（加减速、转弯等工况）中作用于动力总成上的一切动态力；

(4) 隔离由发动机激励而引起的车架或车身的振动和高频噪声；

(5) 隔离由路面不平以及车轮所受路面冲击而引起的车身振动向动力总成的传递。

为了使动力总成悬置系统满足上述的隔振目标，我们在对汽车动力总成悬置系统设计时应满足如下设计要求：

(1) 每个悬置在其三个弹性主轴方向的线刚度应满足动力总成振动固有频率和解耦率的要求；三个方向上的力—位移非线性特性，应能有效地控制在汽车的各种行驶工况下（典型工况和极限行驶工况）动力总成的运动位移。

(2) 悬置系统在某一频率点附近（一般对应动力总成在垂直方向或绕曲轴扭转方向的振动频率）应具有大阻尼，以衰减由于路面激励或输出扭矩波动引起的动力总成振动。

(3) 在发动机怠速激励（低频、大振幅）和高频、小振幅激励下，悬置系统应具有小刚度，以隔离发动机的激励向车身或副车架的传递，以减少车内噪声。

悬置系统的设计和整车NVH性能之间有密切的关系。车辆的很多NVH问题都和悬置系统相关。例如，动力总成的振动对车身的辐射途径大部分都由相互连接的金属结构件传递，在动力总成振动一定的情况下，一般只能通过传递路径的合理设计最大限度地衰减振动的传递。

由于悬置的一端（主动端）和动力总成连接，一端（被动端）和车架/副车架连接，因此悬置系统在振动的传递路径上扮演非常关键的角色。对悬置系统的合理设计能隔离绝大部分的振动传递。

动力总成的振动及路面的激励力通过弹性悬置元件传递给车上，因此悬置系统设计的好坏将直接影响整车的NVH性能。作为汽车动力源的发动机是汽车的主要激励源之一，其气缸燃烧压力、转速及输出转矩的周期性波动及不平衡惯性力（矩）既激起动力总成本身的刚体振动，又激起汽车动力传动系统的扭转振动和弹性振动，从而导致十分严重的振动、噪声及结构问题，最终通过悬置系统及一系列的连接结构传递给车身，引起整车的振动和噪声。首先会激起车身局部板结构的振动，对车内辐射噪声，一些薄弱的大板结构还可能与车身声腔模态发生耦合共振（见图3）。其次动力总成的二阶激励也会激起车身的一阶弯曲模态引起方向盘抖动。如果悬置设计不合理，还会放大动力总成的半阶次振动，引起座椅导轨的明显抖动。

为了抑制路面激起的整车振动，可适当的配置动力总成悬置系统的垂向振动模态频率，使其起到控制整车振动的动力吸振器作用，由动力总成吸收经过悬架传递上来的振动，从而减小车身的振动。这往往需要动力总成悬置系统具有较高的垂向刚度。由此可见，悬置系统的合理设计对整车NVH性能来说，显得尤为重要。