发布时间 : 星期日 文章动力总成悬置系统设计总结更新完毕开始阅读de75707e192e45361066f5aa
图1-6发动机弯曲振动的节点示意图
4悬置点的横向距离 一般情况下，悬置点的横向距离由缸体或飞轮壳的宽度及悬置支架的悬臂尺寸决定，变化的余地不大。一般来说悬置点的横向距离越大则稳定性越好，但使悬置系统扭转刚度增大，对隔离扭转振动不利。
5悬置支点的高度
悬置支点的高度对隔振性能有较大影响。
对平置式软垫而言，软垫离主惯性轴越近越好，既可降低动力总成的重心提高稳定性，也利于隔振。故一般应尽可能提高悬置支点的高度，但往往因受到布置空间的严格限制而无法实现。
图1-7是一个后悬置支点高度提高的实例。由于车架位置太低，不得不用支撑柱抬高后悬置软垫，这也是一种成功的方案。因为它可吸收很大的冲击力而不损坏发动机。这种用套管将发动机支架抬高，解决装置上高度差的问题，还可增加水平方向柔度，能吸收冲击保护发动机。
图1-7用套管将发动机支架抬高的形式示意图
对斜置软垫而言，悬置点的高度是按照其弹性中心落在主惯性轴上的原理确定的。
1.5.3悬置软垫的布置形式
1平置式
平置式软垫呈水平布置，结构简单、装配方便、尺寸要求精度低。平置式软垫一般有两种：
一种是桶形或称蘑菇形，中心镶有套管（也有不镶的），由上下两段直径不同的橡胶体组成。装配时小端插入底座（横梁或支架）孔中，螺栓向下穿入套管内，拧紧下部螺母至套管两端顶死，并靠下部的平垫圈将下端橡胶体压扁形成一个返回跳的缓冲软垫。也可采用上下两个软垫，分别安装在底座的上下面上，三者串联装配在一起，作用相同。桶形中还有一种是由内外两个桶形壳体组成，中间用橡胶硫化，外壳紧固在发动机支架上，它也可用于平置式。这类软垫在载重车上实用的比较普遍，有较好的定位和隔离冲击振动的功能，但不承担剪切方向的变形，不利于隔离低频扭转振动。
另一种是方块形，橡胶体上下表面分别与上下金属骨架板硫化粘结成一体，依靠金属骨架与发动机上的支架和车架紧固连接，因此形成上下绝缘式支撑。它可承担压缩和剪切两个方向上的变形。悬置系统的扭转刚度小，隔离扭转振动的功能较强。但水平方向的自由度较大，横向稳定性差。故软垫的金属骨架上应设有限位面。
2斜置式
斜置式软垫成对呈V行左右倾斜布置。这种情况下悬置软垫部分受压缩部分受剪切，可以利用橡胶的剪切高弹性提高隔离扭转振动的能力。同时，软垫布置在发动机前/中部两侧，可以降低发动机重心提高发动机稳定性。
此外斜置情况下，还可调整前后悬置平面的弹性中心，在设计时使前后悬置平面的弹性中心落在发动机变速箱总成的主惯性轴上，利于振动解耦，可进一步提高隔振性能。但斜置式布置的制造精度和装配精度要求相对较高。
另一种斜置式适用于后悬置，软垫布置在飞轮壳上部两侧，图1-8所示。其特点是软垫的压缩刚度较大，为了补偿隔振性能，将软垫斜置，使两软垫剪切平面的交点落在主惯性轴上。
图1-8斜置式悬置软垫装置图
3轴套式
这种结构能提供360°的压缩支承，能消除车架变形对发动机的影响，能克服轴向外力及惯性力，能吸收水平方向的力偶。制造简单，成本低，空间紧凑，拆装方便。修理时一般只需要更换橡胶圈。安装过程中安装支架是从发动机或变速箱上伸出的悬臂短轴或横轴，隔振用的橡胶圈套在轴上，然后将带有橡胶圈的悬臂轴落入并紧固在车架上的轴座内。这种结构一般用于后悬置，当然也有用于前悬置的。
4吊挂式
这种结构的特点是悬置软垫的支座紧固在发动机变速箱总成上方的横梁上，通过吊架或支架将发动机变速箱总成的后端吊挂起来，使重量支承在软垫上。故适用于采用一点式布置的后悬置。
这种布置一方面是为了适应车架和横梁结构，同时也有利于提高后悬置的稳定性。因为动力总成重心处在悬置软垫下部，不可能出现发动机侧向倾倒现象。但与软垫布置在下部相比，悬置点离主惯性轴的距离加大了，会引起较大的扭转振幅。所以应适当调整软垫的刚度和承压面来改善隔振性能。
5会聚式
这种布置方式的特点是所有悬置的主要刚度轴会聚相交于同一点。除了有良好的稳定性外，会聚式的最大的优点是可以通过调节悬置倾斜角度和安装位置来获得六个完全独立的悬置系统的振动模态。但是会聚式悬置布置方式实施起来比较困难，而且一般汽车发动机并没有纵向激励，斜置式完全能够满足发动机动力总成的隔振要求，因此会聚式悬置方式应用并不广泛。
1.5.4前后悬置的功能对比
前后悬置共同承担着整个悬置系统的全部功能，但由于所处的位置不同，对它们的要求各有特点：
(1)对常规的载重汽车前悬置而言，软垫大多数布置在发动机缸体前端面或缸体前部的两侧。因此前悬置软垫到发动机变速箱总成重心的纵向距离比后悬置要远，尤其对于I-6发动机它承受的负荷比后悬置要轻。因而前悬置软垫的压缩刚度必然比后悬置的要小，同时为了有效隔离扭转振动，前悬置的侧向刚度和垂向刚度都较小。
(2)由于发动机变速箱总成的主惯性轴是倾斜的，前高后低，因此前悬置软垫离主惯性轴的距离也比后悬置的要远，因而前悬置软垫承受的扭转振幅要比后悬置大。为了保持一定的扭转自振频率和扭转刚度，软垫离开主惯性轴越远其刚度应越小。这一点可从悬置系统的扭转刚度公式中可以看出，刚度小意味着振动时变形大、吸振能力强。可见前悬置承担着大部分隔振和吸振功能，而后悬置则占次要地位。
(3)对后悬置来说，它离动力总成重心较近，支撑着动力总成的大部分重量。所以垂向刚度较大。它离主惯性轴较近处于扭转激振较小的部位，不承受大的扭转振动振幅，因此主要倾向于隔离垂向振动。同时它处在发动机动力输出端，受传动系统不平衡力的严重干扰和外部轴向推力的冲击，因此后悬置必须承担大部分的定位功能。此外当发动机输出最大扭矩时，支撑点出现的最大反作用力也应由后悬置来支撑，因为后悬置软垫的压缩刚度大，有能力抵抗最大反作用力。而前悬置软垫刚度小只能承担一小部分。
(4)从前后悬置在车辆上的位置来说，无论发动机前置或后置，后悬置总是靠近车辆的中部，而不像前悬置那样总是处于车辆的前端或后端，因此车架的变形和振动对后悬置的影响比前悬置要小。在车辆形式中后悬置位置相对稳定，因此允许在后悬置点采用压缩刚度较大的软垫，以利于克服最大扭矩反作用力和惯性力。
总之，四缸机和六缸机、柴油机和汽油机、轿车和载重车、轻型车和重型车等等对悬置系统都有不同的要求。作为设计者应结合使用特点，注意观察和广泛收集现有各种悬置的结构方案，吸取成功和成熟的经验，应善于分析对比和借鉴。这是工作中不可缺少的重要环节。
1.6悬置软垫的选择 1.6.1概述
悬置软垫的性能主要包括两个方面：一是弹性指标用刚度K，表示刚度（负荷/变形）。在进行悬置系统隔振性能计算时，软垫刚度是不可缺少的参数。二是强度指标，为了保证软垫的可靠性和耐久性，软垫的工作负荷和变形必须控制在允许的强度范围内。这两方面的指标与悬置软垫的结构、尺寸、形状、受力形式及橡胶品种等都有密切关系。
刚度和强度参数虽可简单估算，但准确的数据必须通过试验测定。国外软垫制造厂通常都能提供各自产品的试验数据和相关资料以供用户选择，或为用户开发新的悬置软垫。国内软垫制造厂家的实力通常要弱一些。因此要设计出好的悬置系统除了要有设计能力外，往往还需要与厂家进行密切合作。
1.6.2软垫静变形量与自振频率的关系
为了确定隔振性能，必须求出悬置系统的自振频率。现对自振频率的计算公式作进一步推导：
fN?12?KM（1-12）
式中：K为弹簧刚度（N/m）
M为质量块质量（Kg）
应用到悬置系统中有关参数的意义如下：
,K是橡胶软垫的动刚度而不是静刚度。分别以K和K表示动刚度和静刚度，以表示动
静刚度之比即
??K（1-13） K,一般来说，不同种类橡胶?的取值范围如下表所示：