ADAMS-Vibration 悬置系统隔振性能分析

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在ADAMS软件中，Vibration模块是一个专门用于在频率域内对动力总成悬挂系统进行强迫振动分析的工具。它类似于一个振动试验台，能够评估悬挂系统的振动特性，帮助进行减震和隔音设计，以及进行优化分析。该模块能够分析能量解耦、固有频率、传递特性等，并利用根轨迹图进行稳定性评估。其输出数据对NVH研究至关重要。

使用ADAMS的Vibration模块进行动力总成悬挂系统的设计可以遵循以下步骤：

1. 模型构建：根据实际悬挂系统的设计需求，创建一个精确的模型，涵盖所有关键组件，例如发动机、变速箱和悬挂部件。

2. 属性定义：为模型中的每个组件指定材料属性和连接特性，这些将影响模拟中组件的刚性、阻尼和质量表现。

3. 边界条件配置：在模型中设定合适的边界条件，以反映实际工作状况，比如悬挂系统的固定点、负载和激励条件。

4. 激励条件设定：依据设计规范，配置适当的激励条件，可能是发动机的振动、路面不平或其他外部因素。

5. 分析参数选择：选择适合的分析类型并设定相关参数，如选择频率域分析来评估悬挂系统在不同频率下的振动响应。

6. 优化分析执行：利用ADAMS的优化工具，通过调整悬挂系统的设计参数来提升振动性能，可能包括悬挂系统的刚度、阻尼或形状。

7. 结果分析：审查模拟结果，评估悬挂系统的振动性能，包括固有频率、传递特性和振动幅度。

8. 设计迭代优化：根据分析反馈，进行必要的设计调整。如有需要，可重新设定悬挂系统的设计参数并重新分析，以实现更优的振动控制效果。

以下是一个实操案例，具体更详细的过程请扫文后二维码了解：

1 动力总成悬置系统的建模

1) 动力总成的主要参数

a)动力总成的质量

b)质心位置

c)动力总成的转动惯量、惯性积

d)发动机的参数，如发动机在怠速、最大扭矩、额定转速工况下的转速、输出扭矩等。

2)悬置系统的主要参数

a)悬置点坐标

b)悬置刚度

c)阻尼

d)安装角度。

图1 动力总成质量特性参数输入

图 2 ADAMS 动力总成悬置系统示意图

根据动力总成和悬置系统的质量特性参数、几何特性参数、力学特性参数输入，在ADAMS/view 中建立动力总成悬置系统虚拟样机模型。

2 动力总成悬置系统的分析

评价悬置系统性能主要从系统的避频、解耦、限位、隔振率等几个方面考察。分为时域、频域下激励信号输入分析。

1) 悬置系统固有频率分析

在 ADAMS/Vibration 模块下对动力总成悬置系统进行振动模态分析。

图 3 模态分析对话框

经仿真分析得到动力总成刚体六阶模态固有频率，如下表所示。表中第二列为系统无阻尼固有频率，它是把系统看作保守系统的前提下得到的，即系统没有阻尼；第三列为系统的阻尼比，也叫相对阻尼系数，即系统阻尼系数与临界阻尼的比值。

图 4 模态分析固有频率分布表

根据发动机隔振理论，发动机激振频率与系统固有频率之比大于√2，才能起到隔振的效果；

不平路面的激励频率是客观存在，一般小于 2.5HZ。

2) 悬置系统振动模态能量解耦分析

能量解耦法是从能量的角度来解释发动机总成悬置系统的振动解耦。如果发动机总成悬置系统作某个自由度的振动，而其他自由度是解耦的，那么系统的振动能量只集中在该自由度上。从能量角度来说，耦合就是沿着某个广义坐标方向的力(力矩)所作的功，转化为系统沿多个广义坐标的动能和势能。

采用能量法解耦的依据是, 当系统在作某个方向的振动而和其它方向解耦时, 则能量只集中于该自由度方向上。

i. 工程上，某一频率下，某向模态能量达到 85%以上，此向模态与其它模态解耦程度即视为满意；

ii. 工程上，发动机主要振动方向，垂直方向，横向转动方向，解耦度达到 90%以上，即可视为完全解耦。

图 5 各阶模态振型不同自由度方向的能量分布表

3) 悬置系统振动响应及传递特性分析

动力总成悬置系统在怠速、最大扭矩、额定转速工况下的振动响应分析，包括悬置的变形、悬置支撑反力和动力总成质心处的运动响应计算，以及悬置系统传递率分析。通过动力分析可以直观地给出在所关心的频率范围内，系统的隔振效果和各悬置所受动态力的情况。

图 6 悬置在 z 向的位移量

振动传递率是判断悬置系统隔振性能优劣的一个重要指标，它反映了整个动力总成悬置系统的隔振水平。过大的振动传递率将导致车架和驾驶室的剧烈振动，整车的平顺性和舒适性恶化，甚至导致悬置系统元件寿命降低。

选取在怠速时 X 方向上的振动传递率进行分析，计算公式为:

3 动力总成悬置系统振动性能优化分析

发动机动力总成悬置系统的优化设计内容包括三个方面:设计变量、目标函数以及约束条件，这三个方面的内容直接影响到优化设计方案的质量和设计难度，甚至直接关系到优化设计的最终结果。

目标函数：

a) 发动机悬置系统六自由度解耦或部分解耦；

b) 悬置系统固有频率的合理配置；

c) 系统的振动传递率或支撑处动反力最小。

设计变量：

a)悬置刚度

b)or 悬置阻尼

c)or 安装位置

d)or 安装角度

约束条件

在优化设计过程中，对于设计变量的选取常加以某些限制或给出一些附加的设计条件，这种限制条件就称为设计约束，即优化设计的约束条件。由于约束条件的存在，使得在优化设计过程中，求解满足设计约束条件的设计点的工作难度加重。

图 7 设计变量设定对话框

图 8 目标函数设定对话框

图 9 优化分析对话框

运行设计研究，分析各个设计变量对目标函数值影响的灵敏度。

能量解耦率灵敏度分析，确定影响主振型方向能量解耦率的悬置刚度变量。

运行 Optimization，以发动机垂直方向振动、俯仰方向振动、侧倾方向振动模态能量解耦率为优化目标，确定最优的悬置刚度配置。

通过模态能量解耦率优化确定的刚度匹配，检验固有频率是否满足隔振的要求，如果不满足固有频率的要求，重新进行优化分析，如此循环直至最优。

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来源：汽车NVH云讲堂

Adams 振动理论材料 NVH 控制试验

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首次发布时间：2026-02-26

汽车NVH悬置系统设计开发案例8讲：获得ADAMS动力总成悬置系统仿真能力

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