张亚飞



客车底盘发动机悬置设计与研究

张亚飞

（安徽江淮汽车集团股份有限公司，安徽 合肥 230601）

发动机悬置设计对汽车的平顺性、发动机的工作性能都很重要。文章主要介绍了发动机悬置的几种典型结构型式和设计时应注意的问题。

客车；发动机；悬置设计

引言

悬置系统本身的振动情况极为复杂，本文在满足设计精度的基础上对部分参数进行了简化处理，如：发动机冷却、进、排气系统各类管件对悬置系统刚度有一定影响，车架、悬置支架忽略了其刚度特性简化为绝对的刚体等等。

匹配自产柴油机HFC4DA1-2C+LC5T35变速器动力总成的各系列车型为我公司核心产品，本文重点就其悬置系统进行了设计、校核。

1 悬置系统的功用

发动机悬置系统由隔振元件和连接件组成，一般来讲悬置系统需满足以下要求：

1.1 隔离振动

在发动机所有工作转速范围内，发动机产生的振动必须通过悬置系统加以隔离，尽可能降低传递给汽车底盘和车身的振动。同时，悬置系统还必须隔离由道路不平引起的车轮、悬挂系统的振动，避免发动机振动加剧，以满足车辆运行时的平稳性和舒适性。

1.2 发动机支承和定位

为了隔离振动，发动机被支承在几个软垫上，因而在发动机本身振动和外界作用力驱动下，发动机和底盘之间必然存在着相对运动。所以悬置系统必须具有控制发动机相对运动和位移的功能。

1.3 保护发动机

车辆在行驶过程中同时承受着动态负荷和冲击负荷，悬置系统应具有保护发动机的能力，防止发动机上个别部位因承受过大的冲击载荷而损坏。特别要保证发动机缸体后端面与飞轮壳的结合面上的弯曲力矩不超过制造厂规定的限值。此外，悬置系统应布置合理，并正确选择软垫刚度等参数，以保证能充分缓冲和抵御外力的冲击，并消除薄弱环节。

1.4 克服和平衡因扭矩输出而产生的反作用力

悬置系统必须有足够强度。当发动机变速箱总成输出最大扭矩时，能克服最大扭矩所产生的最大反作用力。悬置软垫和支架在这种条件下都必须具有足够的可靠性。

2 发动机悬置系统模型建立与设计计算

2.1 悬置模型的建立

针对自产柴油机HFC4DA1-2C + LC5T35变速器动力总成系统，建立悬置系统模型，如图1所示：

图1 悬置模型图

悬置模型图中具体参数如下：

表1 悬置模型参数表

其中：We——发动机湿重 Wt——变速箱湿重

R1——前悬置点力 R2——后悬置点力

L1——发动机重心We到前支撑力R1距离

L2——前支撑力R1到后支撑力R2距离

L3——缸体后端面X到后支撑力R2距离

L4——前支撑力R1到变速箱重心Wt距离

L5——缸体后端面X到变速箱重心Wt距离

发动机转速n：800 rpm

气缸数i：4

2.1.1弯矩计算

以发动机前支承为旋转中心列力矩平衡方程，有

由发动机悬置装置受力平衡，有

飞轮壳后端面的弯矩为：

将发动机相关参数代入式（1）、式（2）、式（3）有：

R2＝92.21 kg

R1=285.79 kg

WX＝137.52 kg

2.1.2软垫刚度计算

发动机外激干扰频率F

前悬置软垫载荷P1

后悬置软垫载荷P2

悬置系统的传递率T要求为前悬置10％，后悬置10％

悬置系统的自振频率Fm计算

悬置软垫静变形S

前悬置软垫的静刚度Kf

后悬置软垫的静刚度Kr

一般情况下动静刚度比为1.2～1.6，这里取1.4，则

前悬置软垫的动刚度Kf'

Kf'=1.4·Kf＝509.2 N/mm

后悬置软垫的静刚度Kr'

Kr'=1.4·Kr＝164.3 N/mm

2.2 悬置软垫的选择

悬置系统设计中，最为重要的就是悬置软垫性能参数的选择及其空间安装位置的确定，因此对悬置系统软垫的相关设计、校核进行重点研究。

悬置软垫的性能主要包括两个方面：

一是弹性指标，用刚度K表示，刚度=负荷/变形。在进行悬置系统隔振性能计算时，软垫刚度是不可缺少的参数；

此性能参数一般由软垫生产厂家提供，根据其所提供的参数合理选择。软垫的弹性特性主要指软垫的动刚度。橡胶软垫的动刚度与静刚度之间存在一定的比例关系，以λ表示橡胶软垫的动、静刚度之比，根据橡胶种类的不同，λ值也有所区别。

其中优质天然橡胶λ值为1.05~1.25，高阻尼天然橡胶λ值为3~4，合成橡胶λ值为8~9，橡胶软垫一般选择优质天然橡胶。

3 发动机悬置有关支架的设计

根据悬置胶垫的形式和发动机布置在整车的空间位置关系，进行发动机悬置支架设计。在设计过程中，要注意借鉴以往的设计成果，尽量借用以往的成熟结构，同时需注意如下几个方面：

3.1 方便安装

方便安装是发动机悬置有关支架设计的重要原则，需综合考虑多方面的因素，合理确定发动机相对于车间在高度方向的位置。

3.2 支架与周围零部件的干涉问题

悬置软垫和悬置支架确定以后，发动机的位置也就确定下来，这样要检查发动机与周围的零部件的干涉问题。如，发动机仓、前桥、车架纵梁等。发动机与周围部件之间的间隙应大于20mm，保证发动机在振动过程中不会有干涉问题。

4 结论

以上方法对其它系列车型均有指导意义，悬置系统的性能需通过试验来进行评价。我们根据以上理论，先对标杆车悬置样件进行分析，并进行相关试验，再根据所选发动机的具体情况，针对性的匹配开发，节省了大量时间。目前，该项目整车已通过各项性能试验这也说明上述理论在发动机悬置的设计中完全适用，而且准确性高，避免了浪费。

[1] 陈家瑞.汽车构造[M].北京:机械工业出版社,2001.

[2] 王望予.汽车设计.[M]机械工业出版社,2004.

[3] 郭荣,章桐.汽车动力总成悬置系统[M]同济大学出版社,2013.

Design and research of chassis engine suspension

Zhang Yafei

( Anhui Jianghuai Automobile Co., LTD., Anhui Hefei 230601 )

Engine suspension design is important for the smoothness of the car and the working ability of the engine. This paper mainly introduces the problems of the typical structural type and design of the engine suspension.

passenger car; engine; suspension design

B

1671-7988(2018)24-237-03

U463.1

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1671-7988(2018)24-237-03

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张亚飞，就职于江淮汽车轻型商用车研究院客车底盘研发部，主要从事客车总布置设计工作。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2018.24.085