摘要：纵置动力总成布置通常考虑弹性中心理论，其主要目的是为了使扭转方向与平动方向运动相互独立，以实现悬置系统更好的解耦性能。由于纵置的左右悬置一般对称布置，roll向与Z向耦合振动相互抵消忽略，这个可能存在一定局限性。本文通过对悬置系统耦合刚度的研究，综合考虑各向耦合力的解耦，对悬置布置提出一些改进措施。引言悬置系统是动力总成振动传递路径过程中最重要的减振件之一，直接影响动力总成振动传递及车内的舒适性。悬置系统解耦率的好坏对悬置系统设计开发起关键指导作用。对于纵置悬置系统而言，前期布置解耦直接影响后续的解耦优化，当前通常要求扭矩轴和弹性轴重合以达到布置上的解耦。实际上，由于布置边界、零件制造等因素的影响，完全重合不太可能，这种情况下，所谓的悬置系统的弹性轴位置，相对扭矩轴在理论范围内到底高一点好，还是低一点好，这是值得深思的问题。1 概述

对横置发动机，悬置布置过程中，基本没有安装角度的影响，只需要对悬置布置的位置进行控制就可以平衡悬置系统弹性轴/点与动力总成扭矩轴的关系，因此悬置前期布置过程中，对悬置的位置有着严格的定义要求。纵置发动机，悬置系统弹性轴/点由安装位置、安装角度、橡胶压减比决定，因此与横置存在很大的差异性，同样的控制范围，纵置悬置布置过程中的传统弹性轴高于扭矩轴好，还是低于扭矩轴好？为进一步明确布置上的解耦，我们不妨从纵置悬置系统的弹性轴定义开始分析。2 弹性中心理论对于纵置两边对称布置的悬置，悬置点受到Y向位移时，悬置受力情况如下：

其中：Kw为垂向刚度（橡胶压缩方向），Kv为切向刚度，θ指悬置安装角度（如图1受力示意图）。悬置整车方向受力情况如下：

Y向受到位移后，扭矩方向受力情况如下：

综上可得：

图1 前悬置受力示意

对于前悬置而言，总存在一个点，使roll（绕X）方向存在扭矩时，Y向位移为零。即roll向与Y向耦合刚度Kyrx为零，该点即为弹性中心点。根据定义，Kyrx为零时，弹性中心点其实仅限于Y向与roll向的耦合刚度的定义，进一步简化得：

其中，l为压剪比kw/kv，Z/Y为高宽比。悬置高宽比与压剪比、安装角度关系如图2所示。

图2 弹性中心点与悬置参数关系如图2所示，Y向与roll向弹性点与悬置布置规律如下：①当压减比越高，其弹性点越高；②当安装角度处于23°左右，其弹性点时最高的，随后，随安装角度增大而变小。通常，纵置悬置系统弹性轴主要按roll向与Y向弹性点进行考量。3 关于roll向与Z向的耦合刚度弹性中心点主要针对刚体解耦，对于Z向与roll向的耦合刚度，按对称布置，合成值为零，其实质是针对缸体质心。对于单个悬置而言，绕曲轴方向的扭矩传递到车身的Z向位移不可忽略。3.1 roll向与Z向耦合刚度与悬置参数关系同理推导，悬置roll向与Z向耦合刚度公式：

根据公式（6），很容易求得关于roll向与Z向耦合刚度的中心点与悬置参数关系，结果如图3所示。

图3 roll和Z向耦合刚度中心点与悬置参数关系根据图3所示，roll向与Z向弹性点与悬置布置规律如下：①当压剪比越小，roll向与Z向弹性点越低；这个与前面所述的roll向与Y向弹性点相反。②角度越小，弹性点越高。对于roll向与Y向弹性点，角度到23°左右时弹性点最高。因此，这两种弹性点对于悬置的压减比和角度布置是有一定的区别。这样，我们很容易可以验证两者对于整车的实际影响。3.2 纵置布置点验证某商用车柴油车开发项目（纵置车型），前悬置安装角度为30°，根据前述计算，roll与Z（图4虚线）向及roll向与Y向弹性解耦点（图4实线）均在扭矩轴上方（如图4所示），变更压剪比，由1.5逐渐提升到7，roll与Z向的弹性点往下降低，roll与Y向的弹性点往上升高，两者趋势相反。为了验证趋势，本方案将压剪比提高，roll与Z向弹性解耦点离扭矩轴更近，roll与Y向弹性解耦点离扭矩轴更远。悬置刚度对比参数如表1，由于整体布置包括角度没变，仅涉及前悬置刚度比调整，计算模态基本相当。具体变化参数如表1。表1 前悬置参数优化

图4 某项目弹性点布置情况将不同压剪比的方案在同一辆车上进行单一因素验证，验证结果见图5，扭矩轴偏向roll与Z向弹性点时，Z向振动由0.087m/s2降低到0.074m/s2。即垂向振动随roll向与Z向弹性中心布置优化而有较大的改善。

图5 某项目弹性点优化前后对比当然，Y向与roll向的弹性点对点火侧倾有着较大的影响，在文献[6]上有过论述，此处更改压减比幅度相对较小，点火抖动影响不大。因此，在roll向与Y向弹性点布置范围内，可以适当的靠近roll向与Z向弹性点。对于纵置悬置系统布置而言，我们常见的纵置液压悬置，在布置上由于要考虑疲劳性能，不得不采用平置布置，即牺牲Y向与roll向的弹性点，布置上无法完全解耦，这类车型布置往往会在发动机启动瞬间有点轻微晃动，但由于roll向与Z向布置原因，车辆在原地怠速工况也不一定差。4 总结通过试验验证确认，考虑悬置单体，在纵置布置过程中，roll向与Z向弹性中心点不应被忽略。Roll向与Z向弹性中心点靠近扭矩轴布置方法对车内振动有一定改善作用。因此，建议在纵置悬置系统布置过程中，综合考虑两种弹性中心点，以提升悬置系统NVH性能。