动力总成悬置系统隔振原理详解

动力总成悬置系统的基本功能是衰减从动力总成产生的振动及路面传递给动力总成的振动。系统隔振能力的高低通常用传递率来描述。传递率是动态输出与动态输入的比率。这种比率可以是力、位移、速度或加速度等。显然，振动传递率T＞1表示振动放大，不仅起不到隔振作用，反而会放大了振动，甚至发生共振。振动传递率T＜1表示振动减小，这是所要追求的。一个单自由度振动系统的传递率曲线如图1所示。

频率比 (fd / fn)

图1 单自由度振动系统传递率

从图1中可以看出，当激励频率fd较低、固有频率fn较高时，此时频率比＜1，传递率T＞1且随频率比的增加而增大；当激励频率接近于固有频率时，传递率幅值将出现最大值，此时的频率比为系统的共振频率；当激励频率与固有频率的比率＜1.414时，传递率总是＞1，即经过隔振系统的响应幅值反而比激振幅值还大，此时系统处于振动放大区域，应尽力避免频率比在这个区域，也就是说，应尽量使激励频率与固有频率分离开。当激励频率比率等于1.414时开始有隔振，并且随着频率比的增加传递率逐渐减小，但当频率比＞5以后，传递率几乎水平，隔振效果的提高就不明显了。

隔振系统的刚度和阻尼特性对系统的传递率会有一定的影响。

增加隔振系统的阻尼会降低系统在共振峰值处的响应，但是这将导致在高频处隔振性能的损失，如图2所示。

频率比 (fd / fn)

图2 阻尼对传递率的影响

当隔振系统的刚度的减小时，系统共振峰频率将有所减小，从而提高了系统的隔振性能，如图3所示。

频率比 (fd / fn)

图3 刚度对传递率的影响

根据上述特性，我们可以对动力总成悬置系统进行隔振设计。例如一个4缸发动机怠速转速为750rpm，二阶次扭矩激励将在25Hz处发生，动力总成在俯仰方向（Pitch）将受到激励，为了从车身上隔离扭矩激励，动力总成俯仰运动模式（Pitch）的固有频率必须小于25/1.414或17.7Hz。很明显，俯仰运动（Pitch）的频率越低，扭矩激励的隔振也就越好。通常我们要求小于怠速激励频率的1/2。

经过大量的实践证实了当激励频率为固有频率的2～3倍时，可以获得一个很好的隔振效果。如不考虑阻尼在内，其传递率的百分比可以用公式（1）来表示：

                                                                                         (1)

如果悬置位置和刚度确定并在9Hz时对俯仰运动进行解耦，怠速的激励频率是25Hz，经计算仅有14.9%的激振力通过悬置系统进行传递。

图 4隔振曲线

根据隔振曲线图4提两个问题供大家讨论：

1、当悬置系统的固有频率为10HZ,发动机激励频率为20HZ，此悬置系统能否实现有效隔振，如何调整会使隔振性能更好？

2、悬置系统固有频率为10HZ,而发动机激励频率为11HZ时，此悬置系统能否实现有效隔振，做何种调整方案能改善力传递性能？