四缸柴油机悬置系统研究与开发

田学武，栗林涛，冉凯，黄丹

（陕西重型汽车股份有限公司，陕西 西安 710200）

四缸柴油机悬置系统研究与开发

田学武，栗林涛，冉凯，黄丹

（陕西重型汽车股份有限公司，陕西 西安 710200）

∶新开发一款匹配四缸柴油机的中型卡车产品。现基于ADAMS/View对发动机悬置系统进行分析研究，并结合实际整车隔振测试结果，确定悬置系统设计方案。同时采用HyperWorks、FEMFAT对发动机前后支架进行了强度分析。

∶四缸柴油机；悬置系统；隔振；模态；强度

10.16638/j.cnki.1671-7988.2016.09.034

CLC NO.: U464.172Document Code: AArticle ID: 1671-7988 (2016)09-91-02

前言

由于直列式四缸柴油机激励频率低、方向多、自身惯性小且二阶往复惯性力不平衡等一系列因素造成其隔振尤为困难。为了有效改善四缸发动机的隔振性能，现对发动机悬置系统进行理论分析和实际测试验证，同时为了保证系统可靠性，对发动机支架进行强度分析。

1、发动机悬置系统数据准备

本文所有参考坐标系均采用整车坐标系，定义如下：前桥中心线、车架最低平面线、整车纵向中心线的交点为坐标原点；纵向中心线为X轴，向后为正方向；垂直向上为Z轴正方向；右手定则确定Y方向。

根据发动机及变速器等部件的质量、转动惯量等参数如表1所示：

表1　动力总成合成参数

根据整车布置，明确悬置布置坐标,初步确定减振垫刚度，如表2所示：

表2　悬置点位置坐标及减振垫刚度

2、悬置系统解耦及固有频率的计算分析及优化

根据上述数据进行初步方案的系统性能计算分析，分析结果如表3所示：

表3　初步方案计算结果

上述计算结果表明，目前采用的方案Ryy、Rxx及z方向解耦较差，最低仅为55.73%，考虑到Rxx及z方向为动力总成的主要激振方向，其解耦率应达到80%以上；系统最大固有频率为14.1Hz(Rxx方向)，考虑到发动机怠速为800转/分,点火激励频率为26.67Hz, 故该方向频率比仅为1.54，对于四缸发动机来说，该结果远远无法满足其隔振率要求。因此该方案需进行优化。经过多次调试计算，确定优化发动机悬置减振垫刚度如表4所示：

表4　优化方案采用刚度

其计算结果如表5所示：

表5　优化方案计算结果

悬置系统优化后，系统各方向解耦率均达到80%以上；系统最高固有频率为12.6Hz，频率比为2.11以上，满足设计要求，预计隔振率达到80%左右。

3、悬置系统隔振性能测试

根据优化方案完成了技术状态固化并进行了装车测试，悬置系统测试结果如表6所示：

表6　悬置各点隔振测试结果

由测试结果可以看出，悬置系统优化后各点主要方向隔振量均接近15dB,满足80%的隔振能力要求。

4、悬置系统支架强度分析

对悬置支架进行静态强度分析，其计算结果如下：

图1　前支架安全因子云图

图2　后支架安全因子云图

图1、图2分别为最危险工况下安全因子分布云图，可知：前悬置支架最低安全因子3.89，后悬置支架最低安全因子1.73，均满足要求。由于支架的最大应力均未超出材料的屈服强度，可以满足支架的寿命要求，故不作分析。

5、结论

通过模拟分析计算，对四缸发动机悬置系统优化后各项性能指标符合设计要求。

Research and Development on suspention System of Four Cylinders Diesel Engine

Tian Xuewu, Li Lintao, Ran Kai, Huang Dan
（Shaanxi Heavy Duty Automobile Co.,Ltd,Shaanxi Xi'an 710200）

A new product of medium duty truck is developed,Which is matched of four cylinders diesel engine .Based on ADAMS/View to analysis modal of suspention system,and combined withthe text of vibratian insulatian performance complete the system design scheme.Analysised the strength of engine stents by HyperWorks and FEMFAT.

four cylinders diesel engine; suspention system; vibratian insulatian; modal Strength

∶U464.172

∶A

∶1671-7988 (2016)09-91-02

田学武（1990—）， 男，助理工程师，就职于陕西重型汽车有限责任公司汽车工程研究院。