NA01JS1011001悬置系统设计计算书1111.docx
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NA01JS1011001悬置系统设计计算书1111
编号：
NA01JS1011001
版本号：
A.1
悬置系统设计计算书
项目名称：
NA01系列乘用车设计开发
编制：
校对：
审查：
会审：
标准化：
审核：
批准：
海马（郑州）汽车有限公司
2010年11月
目录
1概述…………………………………………………………………………………1
2设计说明………………………………………………………………………………1
3结论……………………………………………………………………………………8
1概述
悬置系统的功能主要是是成功的控制振动，把发动机传递到支撑系统的振动减到最小程度。
合理的匹配悬置系统主要取决于悬置系统的结构形式、几何位置、及悬置软垫的结构、刚度和阻尼等特性，一般来讲对发动机的悬置有如下要求：
a）能在所有工况下承受动、静载荷，并使发动机在所有方向上的位移处于可接受的范围内，不与其他零部件产生干涉。
同时在发动机大修前，不出现零部件损坏；
b）能充分地隔离由发动机产生的振动向车架及驾驶室的传递，降低振动噪声；
c）能充分的隔离由于路面不平产生的通过悬置传向发动机的振动，降低振动噪声；
d）保证发动机与飞轮壳的连接面弯矩不超过发动机厂家的允许值。
2设计说明
2.1动力总成基本参数，见表1
表1
发动机型号：
HM474Q（1.5L）
气缸数、冲程
4×4
怠速转速
750±50r/min
最大功率
77kw/6000r/min
最大扭矩
140N·m/4000r/min
变速箱型号
CVT
变速比
D
R
0.442-2.432
2.138
主减速比
5.389
动力总成布置方式
横置
动力总成安装角度
后仰15°
发动机原点
（整车坐标系）
X=-187.49mm
Y=-57mm
Z=139.737mm
动力总成质量
156.07kg
动力总成质心
（发动机坐标系）
X=67.08mm
Y=5.26mm
Z=71.06mm
动力总成转动惯量
（动力总成坐标系）
Jxx（kg.m²）
Jyy（kg.m²）
Jzz（kg.m²）
Jxy（kg.m²）
Jyz（kg.m²）
Jzx（kg.m²）
4.33
10.73
10.01
1.17
0.2
1.42
悬置点坐标（整车坐标系），见表2
表2单位：
mm
悬置名称
X
Y
Z
左悬置
-153.774
-433.994
265.869
右悬置
-179.564
449.77
372
后悬置
140
-79
-27
2.2各参考坐标系说明如下
a）整车坐标系：
各轴指向遵循右手定则，见图1。
b）发动机坐标系：
以发动机缸体后端面与曲轴中心线的交点为原点，沿曲轴指向发动机前端（正时轮系侧）为X轴正向；以气缸中心线指向缸盖为Z轴正方向；按照右手定则确定Y方向,见图2。
c）动力总成质心坐标系：
以动力总成质心为坐标原点，各轴指向与发动机坐标系对应平行，见图3。
d）悬置系统布置见图4。
NA01车型悬置系统采用3点式布置方案，动力总成的重量主要由左、右悬置承担，后悬置承担部分载荷。
根据3点式悬置系统布置原则：
动力总成的重心在3个悬置点包围的三角形内；另由于机舱实际布置条件的限制，悬置点进行适当调整，其与动力总成质心位置关系如图4所示。
悬置安装角度（整车坐标系），见表3
表3单位：
°
名称
u-X
u-Y
u-Z
v-X
v-Y
v-Z
w-X
w-Y
w-Z
左悬置
0
90
90
90
0
90
90
90
0
右悬置
0
90
90
90
0
90
90
90
0
后悬置
0
90
90
90
0
90
90
90
0
各悬置的动静刚度由供应商提供，见表4（动静比按照1.4来计算）
悬置名称
静刚度
动刚度
X
Y
Z
X
Y
Z
左悬置
160
36
120
224
50.4
168
右悬置
140
140
160
196
196
224
后悬置
163
20
20
228.2
28
28
表4单位：
N/mm
2.3悬置系统匹配
a）悬置厂家利用matlab自编程序，获得固有频率和能量解耦率，见表5（参考整车坐标系）
表5
Mode
Freq.（Hz）
Lateral（X）
Force/aft（Y）
Bounce（Z）
Pitch（RX）
Roll（RY）
Yaw（RZ）
1
6.4939
0.0092
97.7794
0.5977
1.4029
0.054
0.1569
2
8.0416
0.0629
0.8298
94.7918
0.6467
3.7116
-0.0429
3
10.0159
92.4882
0.0308
0.3716
0.0512
4.6896
2.3687
4
11.1682
4.3443
0.0014
2.9878
1.052
91.8735
-0.2589
5
14.1673
0.0892
1.3391
1.2343
93.889
0.1074
3.341
6
15.0161
3.0063
0.0196
0.0168
2.9582
-0.436
94.4352
b）利用nastran软件，获得固有频率和能量解耦率，见表6（参考整车坐标系）
表6
Mode
Freq.（Hz）
Lateral（X）
Force/aft（Y）
Bounce（Z）
Pitch（RX）
Roll（RY）
Yaw（RZ）
1
6.494
97.78
0.09
0.52
0.05
1.56
0
2
8.042
0.83
5.19
89.67
3.71
0.65
-0.05
3
10.02
0.03
89.25
3.61
4.69
0.39
2.03
4
11.17
0
2.45
4.88
91.88
-0.09
0.89
5
14.17
1.34
0.33
0.99
0.11
96.77
0.46
6
15.02
0.02
2.69
0.33
-0.44
0.72
96.67
对比分析结果：
固有频率间隔基本都能达到1Hz以上（只有5、6阶间隔在0.8Hz）;
能量解耦率Z向计算上存在着争议（前期设定目标为90以上）:
中鼎结果94.7918，CAE结果为89.67；考虑到不更改悬置点位置及主要零部件主体结构，此优化结果已较为合理，建议采用此方案。
2.4悬置支架模态分析
各悬置支架在参考现有成熟结构的基础上，根据实际情况重新设计，通过初步分析计算出左右悬置支架前四阶固有频率见表7：
表7单位：
Hz
固有频率
发动机左悬置骨架
发动机左悬置支架
发动机右悬置骨架
发动机右悬置支架
发动机后悬置骨架
一阶
1105
1956
1778
2692
846.5
二阶
1931
4589
3183
4067
1042
三阶
2794
6347
3845
7937
1814
四阶
3708
6854
4459
9797
2085
发动机左悬置骨架
发动机左悬置支架
发动机右悬置骨架
发动机右悬置支架
发动机后悬置骨架
3结论
综上所述，在满足造型、布置的情况下，悬置系统在固有频率比例分配上已经较为合理，具体减振性能需要配合整车的NVH性能试验进行主观评价，路面不平度激励频率一般在0-25Hz范围内，悬置支架的一阶固有频率均在450Hz以上，不存在振动耦合情况，前期分析基本满足要求，待样件进行固有频率测量检测。
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