动力总成悬置和支架的动力学特性及其对动力总成高频噪声的影响（一）

本文大部分内容来自对：The Dynamics Of Powertrain Mounts And Brackets And TheirContributionTo High Frequency Powertrain Noise一文的编译，但是加入了很多自己对悬置系统的理解。由于文章太长，分成四个部分发布，此为第一部分。

图1 论文来源

评价动力总成悬置nvh性能的主要指标是将车身与平顺性和操纵平顺性以及低频结构噪声和振动隔离的能力。然而，随着车辆声品质要求的不断提高，第二个要求变得越来越重要，即在较高频率下衰减振动产生的噪声的能力，该频率对应于齿轮啮合力和附件部件激励。如果悬置弹性元件、悬置的车身侧支架和悬置的发动机侧支架被有效地设计成一个系统（见图2），那么在主要和次要的NVH角色中都能取得成功。本文提出了评价高频NVH参数的方法，定义了系统性能，并说明了这些系统参数在早期设计策略中的适用性。

图2 影响悬置系统高频隔振性能的主要因素

车辆的动力总成悬置是防止发动机、变速器、附件和悬架系统传递的不良噪音、振动和不平顺性（NVH）的主要结构。因此，动力总成悬置系统最重要的功能是将从动力总成到车身的能量传递最小化。为此，优化工作重点放在0至40HZ的范围，以改善乘坐和操控性，并在40至300HZ的范围，以提高隔离发动机噪音。高频结构噪声（本文定义为300至1000HZ）的隔离是一个经常被忽视的次要问题，随着当今对车辆整体声品质的重视，这一作用越来越重要（见图3）。本文旨在描述评估悬置系统对该结构承受的高频噪声的贡献的方法，并描述在设计周期早期考虑该性能的方法。

图3 悬置系统高频隔振的考虑

今天的大多数乘用车都是基于轻量化车体设计，采用质量较小的发动机和更高的功率扭矩输出和基于扭矩轴布置的前轮驱动动力系统。车身设计和安装方法的这一趋势意味着车辆对结构输入的声音更为敏感，在TRA布置的悬置系统设计中，动力总成直接安装在车身大梁上而副车架不带二级隔振的情况并不少见。使用大扭矩发动机的趋势意味着，由于转速的增加，激励力的频率往往会更快上升。另外。液压悬置的普及引入了复杂的悬置结构或外壳，这些结构或外壳更容易产生与谐波激励耦合的共振。这些因素加在一起，使得高高频噪声将被传输给乘客的可能性大大增加了。这意味着悬置系统通过动力总成悬置对结构噪声路径的高频贡献对车辆NVH性能至关重要。这种贡献通常由悬置元件、相关支架和支撑结构的模态特性定义。

过去，直到车辆开发计划的后期，才发现由悬置系统引起的高频噪声问题，然后必须在最后阶段尝试重新设计。这是因为悬置弹性元件的复杂动刚度和悬置的布置位置是根据低频要求优化的。然后，一旦完成这项工作，对支架和悬置结构的修改将涉及到动力总成在车辆声的悬置点，这将是一项大的工作。在悬置优化研究中，支承结构通常被视为刚体，分析一般限于200HZ或300HZ。因此。通常忽略支架和支撑结构的系统NVH特性以及高频段结构模态的模态耦合，直到原型车出现噪声问题。

图4 某支架的导纳分析结果

实践证明，除了满足低频要求外，悬置系统的有效设计还必须考虑悬置弹性元件、支架和支撑结构的结构模态特性和动力学的相互作用。一个悬置系统，利用系统分析方法和系统设计准则可以避免最后一分钟的更改设计。本文介绍了一种评估悬置与支架高频NVH性能的噪声路径分析和导纳分析方法（见图5）。

图5 两种分析方法