許 菁

（武漢城市職業(yè)學(xué)院，湖北 武漢 430064）

混合動(dòng)力客車(chē)動(dòng)力總成懸置系統(tǒng)振動(dòng)性能分析

許 菁

（武漢城市職業(yè)學(xué)院，湖北 武漢 430064）

汽車(chē)動(dòng)力總成懸置系統(tǒng)是汽車(chē)振動(dòng)系統(tǒng)的一個(gè)重要子系統(tǒng)，對(duì)改善汽車(chē)平順性和降低汽車(chē)噪聲有很大影響，合理的汽車(chē)動(dòng)力總成懸置系統(tǒng)的設(shè)計(jì)可以明顯降低汽車(chē)動(dòng)力總成和車(chē)體的振動(dòng)。本文針對(duì)某混合動(dòng)力公交在怠速工況下車(chē)廂地面振動(dòng)偏大的問(wèn)題，對(duì)原懸置系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試和減振性能分析，并對(duì)測(cè)試方法和實(shí)際測(cè)試效果進(jìn)行了說(shuō)明。

混合動(dòng)力；動(dòng)力總成懸置系統(tǒng)；怠速工況；振動(dòng)性能分析

10.16638/j.cnki.1671-7988.2016.12.054

CLC NO.: U469.1 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2016)12-157-03

前言

本文針對(duì)某混合動(dòng)力公交車(chē)在怠速工況下車(chē)內(nèi)地板振動(dòng)量過(guò)大的問(wèn)題，對(duì)其動(dòng)力總成懸置系統(tǒng)進(jìn)行了振動(dòng)特性的試驗(yàn)分析，了解試驗(yàn)車(chē)輛在怠速工況下，動(dòng)力總成懸置及其支承處在不同轉(zhuǎn)速下的振動(dòng)響應(yīng)特性后，初步得出動(dòng)力總成懸置系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上存在的問(wèn)題，為解決試驗(yàn)車(chē)輛在怠速工況下振動(dòng)量過(guò)大的問(wèn)題提供數(shù)據(jù)依據(jù)。

1、動(dòng)力總成懸置系統(tǒng)怠速振動(dòng)試驗(yàn)

1.1 試驗(yàn)原理

首先，在試驗(yàn)車(chē)輛的發(fā)動(dòng)機(jī)前后懸置處、變速器懸置處以及車(chē)架安裝處安裝加速度傳感器，采集各測(cè)試點(diǎn)的振動(dòng)信號(hào)，試驗(yàn)數(shù)據(jù)經(jīng)由數(shù)據(jù)采集儀處理后存入計(jì)算機(jī)。其試驗(yàn)原理如圖1所示：

圖1 試驗(yàn)原理圖

1.2 試驗(yàn)方案的確定

本試驗(yàn)主要是針對(duì)某公司生產(chǎn)的混合動(dòng)力公交車(chē)在怠速工況下，車(chē)內(nèi)地板振動(dòng)量過(guò)大的問(wèn)題，對(duì)車(chē)輛進(jìn)行了怠速振動(dòng)試驗(yàn)。試驗(yàn)的具體方案如下：試驗(yàn)車(chē)輛在原地駐車(chē)且使發(fā)動(dòng)機(jī)處于穩(wěn)定工況，測(cè)量車(chē)輛在空載狀態(tài)下，調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，在600rpm、650rpm、700 rpm、750 rpm、800 rpm轉(zhuǎn)速下，測(cè)試發(fā)動(dòng)機(jī)前后懸置和變速器懸置垂直方向振動(dòng)響應(yīng)隨轉(zhuǎn)速的變化情況，并根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)得出振動(dòng)頻率響應(yīng)函數(shù)，分析得出試驗(yàn)車(chē)輛在動(dòng)力總成懸置系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方面存在的問(wèn)題，為后續(xù)的優(yōu)化工作提供依據(jù)。

1.3 發(fā)動(dòng)機(jī)懸置測(cè)試點(diǎn)的布置

發(fā)動(dòng)機(jī)懸置測(cè)試點(diǎn)主要集中在變速器的支撐處，以及發(fā)動(dòng)機(jī)前后懸處，具體測(cè)試點(diǎn)及通道布置如表1所示：

圖2 600rpm轉(zhuǎn)速工況下試驗(yàn)所得數(shù)據(jù)

2、懸置及車(chē)架安裝處振動(dòng)響應(yīng)隨轉(zhuǎn)速變化的分析

表2 各測(cè)試點(diǎn)振動(dòng)響應(yīng)隨轉(zhuǎn)速變化數(shù)據(jù)

在試驗(yàn)中，使車(chē)輛處于怠速工況，分別使發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到600rpm、650rpm、700rpm、750rpm、800rpm，記錄測(cè)量此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)和變速器懸置處的各測(cè)點(diǎn)及其車(chē)架安裝處各測(cè)點(diǎn)振動(dòng)響應(yīng)幅值隨轉(zhuǎn)速的變化（RMS）如表2所示。

試驗(yàn)結(jié)果表明，發(fā)動(dòng)機(jī)前懸置及其車(chē)架安裝處（即測(cè)試點(diǎn)ch9、10、11、12），當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到700rpm和750rpm時(shí)，其響應(yīng)幅值有明顯的增大。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到700rpm時(shí)，其基頻約在11Hz左右，由于4沖程的6缸發(fā)動(dòng)機(jī)是基頻的3倍，對(duì)應(yīng)700rpm時(shí)約為33Hz，正好是發(fā)動(dòng)機(jī)質(zhì)量扭矩的激振頻率。由振動(dòng)響應(yīng)幅值隨轉(zhuǎn)速的變化曲線(xiàn)可知，左、右前懸置達(dá)到的最大值的頻率有較大的差距，右懸置明顯并沒(méi)有起到隔振作用。

3、頻率響應(yīng)函數(shù)的測(cè)量及分析

由于篇幅的限制，這里以汽車(chē)空載狀態(tài)、怠速600rpm轉(zhuǎn)速下發(fā)動(dòng)機(jī)懸置處的頻響曲線(xiàn)為例進(jìn)行分析，該條件下發(fā)動(dòng)機(jī)懸置處的頻率響應(yīng)函數(shù)曲線(xiàn)由圖3～6所示。

圖3 發(fā)動(dòng)機(jī)左前懸置的頻響函數(shù)

圖4 發(fā)動(dòng)機(jī)左后懸置的頻響函數(shù)

圖5 發(fā)動(dòng)機(jī)右前懸置的頻響函數(shù)

圖6 發(fā)動(dòng)機(jī)右后懸置的頻響函數(shù)

根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)激勵(lì)頻率計(jì)算公式可知，激勵(lì)頻率ω（Hz）=轉(zhuǎn)速n(rpm)/60可以計(jì)算出該工況下發(fā)動(dòng)機(jī)的激振頻率，因此在轉(zhuǎn)速為600rpm的工況下，發(fā)動(dòng)機(jī)的激振頻率為10Hz。由頻響函數(shù)曲線(xiàn)可明顯看出，發(fā)動(dòng)機(jī)左、右前懸置支承在30.77Hz，即發(fā)動(dòng)機(jī)激振3倍頻處有明顯峰值，這說(shuō)明在該工況下，發(fā)動(dòng)機(jī)的激勵(lì)主要是質(zhì)量扭矩的作用，同時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)前懸置對(duì)于產(chǎn)生的質(zhì)量扭矩激勵(lì)不但沒(méi)有衰減，反而起到一定的幅值放大作用，其原因有可能是發(fā)動(dòng)機(jī)的前懸置與車(chē)架的剛度不匹配，也有可能是其固有頻率與發(fā)動(dòng)機(jī)的質(zhì)量扭矩較為接近所致。

4、試驗(yàn)結(jié)論

根據(jù)試驗(yàn)可知車(chē)輛在怠速工況下，發(fā)動(dòng)機(jī)前懸置及其車(chē)架安裝處在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到600rpm、700rpm、750rpm時(shí)其響應(yīng)幅值有明顯的增大，且發(fā)動(dòng)機(jī)前懸置處車(chē)架的振動(dòng)量大于后懸置處車(chē)架振動(dòng)量，而后懸置車(chē)架處的振動(dòng)量又大于變速器支承處車(chē)架的振動(dòng)量，試驗(yàn)過(guò)程中右前懸置明顯沒(méi)有起到隔振作用。對(duì)試驗(yàn)所得的頻響函數(shù)曲線(xiàn)分析可知，發(fā)動(dòng)機(jī)前懸置對(duì)質(zhì)量扭矩激勵(lì)并沒(méi)有起到衰減，反而在一定程度上起到放大作用，扭矩激勵(lì)主要集中在發(fā)動(dòng)機(jī)激勵(lì)頻率的3倍頻上。

該試驗(yàn)初步得出試驗(yàn)車(chē)輛室內(nèi)地板的振動(dòng)響應(yīng)能量主要來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)前懸架處，且主要是由發(fā)動(dòng)機(jī)的質(zhì)量扭矩引起的。前懸置車(chē)架處的振動(dòng)能量則主要來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)前懸置處，經(jīng)橡膠塊傳遞到車(chē)架的發(fā)動(dòng)機(jī)質(zhì)量扭矩，由于前懸置沒(méi)有有效地衰減發(fā)動(dòng)機(jī)質(zhì)量扭矩，使得發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)能量通過(guò)車(chē)架傳遞到了室內(nèi)地板上，造成車(chē)室內(nèi)地板振動(dòng)過(guò)大。

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Vibration Attenuation Characteristic Analysis of HEV Powertrain Mounting System

Xu Jing
(Wuhan city of Career Academy, Hubei Wuhan 430064)

The vibration and noise performance have been the important standard to measure whether the vehicle is good or not. The mount system of automobile power is one important system of the vibrating system. It has much influence in improving automobile smoothness and decrease noise. Proper design of automotive powertrain would greatly reduce the vibration of automotive powertrain and body. This paper aiming at the vibration problem of a hybrid electric bus under engine idling condition, a text and a vibration-attenuation characteristic analysis of the original mounting system are carried out, I elaborated the test and actual text results.

HEV; powertrain mounting system; engine idling condition; vibration-attenuation characteristic analysis

U469.1

A

1671-7988 (2016)12-157-03

許菁，就職于武漢城市職業(yè)學(xué)院，研究方向：車(chē)輛系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)。