汽车动力总成悬置系统研究综述
汽车动力总成悬置装置的性能对车辆NVH表现有很大的影响。本文通过单自由度模型对悬置系统的隔振原理进行分析，阐述了悬置系统的发展过程，并对不同类型的隔振垫进行了介绍和比较。
动力总成是汽车主要的噪声和振动源，主要的激励可分为两类：一是汽缸燃烧而产生的震爆力；二是发动机曲轴旋转运动时不平衡而产生的惯性力。为了保证驾乘的舒适性，工程师设计了动力总成隔振装置用以隔离动力总成产生的振动。常见的轿车隔振装置在空间布置上可以分为：
1.底部布置，即将隔振装置安装在机舱底部的副车架上。这种布置安装空间比较自由，但是隔振效果不理想。
2.悬置布置，即将隔振装置安装在动力总成扭矩轴上。这种布置隔振效果好，但是安装空间受到限制，而且通常需要1~2个扭拉杆或者隔振垫以限制动力总成在横向的转动角度。 在本文中，主要分析对象是悬置布置的动力总成隔振垫，即动力总成的悬置系统。动力总成悬置系统工作原理
动力总成悬架装置用于连接动力总成与车身结构，是汽车动力总成的重要组成部分，其主要功能可以归纳为如下两点：
1.支撑与限位。悬置系统的首要功能即连接动力总成与车身结构，因此悬置系统不仅要在静止状态下将动力总成定位并支撑在设计的位置，而且需要保证动力总成在不同工况下与机舱或其他部件不发生碰撞或干涉，将动力总成的位移限制在合理的一个区域内。
2.隔离振动。发动机的激振是汽车的主要振源之一，为了保证驾乘的舒适性，悬置系统需要尽可能减少由发动机传向车身和底盘的振动；另一方面，由于道路不平等原因，悬置系统也需要尽量隔离来自悬架和车轮的振动，防止该激振传递至动力总成，以保护发动机和变速器的正常工作。
由于悬置系统需要承载整个动力总成的重量以及发动机所产生的扭矩，这决定悬置系统需要足够大的刚度以保证动力总成的位置在合理的区域内。若刚度不足则可能导致动力总成与其他部件发生干涉或碰撞；另一方面，要获得较小的振动传递率，就需要更大的频率比，这就要求悬置系统的刚度尽可能小。阻尼方面，在低频区域时，大阻尼可以有效降低振动幅值；随着频率增大，在隔振区内，大阻尼会放大传递的振动幅值。因此，理想的悬置系统需要在低频时具有大刚度和大阻尼而在高频区域需要小刚度和小阻尼。
悬置系统的分类
在早期的汽车设计中，动力总成用螺栓刚性地与车身连接。这种连接方式不仅无法隔离动力总成所产生的振动，由悬架系统传递到车身的振动也会因为没有任何隔振措施而直接传递到动力总成，致使动力总成的寿命和可靠性都受到影响。随后设计师逐渐开始使用软木等软性材料来隔离振动。目前，动力总成的隔振垫可主要分为被动隔振垫，半主动隔振垫和主动隔振垫。其中，半主动隔振垫和主动隔振垫由于其尺寸庞大，结构复杂，一般较少使用；被动隔振垫是现代汽车所广泛使用的隔振方式。 被动悬置
被动悬置构造较简单，没有额外的控制单元，仅依靠材料的本身特性和不同的结构设计来完成隔振。主要可以分为橡胶悬置和液阻悬置。
橡胶悬置早在20世纪30年代就出现并广泛应用在汽车上。由于橡胶部件的结构和橡胶特性是一定的，所以橡胶悬置的刚度和阻尼要么同时设计得很大，要么同时设计得很小。根据前文所述，当悬置的刚度和阻尼都较大时，悬置系统比较适合冲击隔离，在低频工作区域
内有较好的表现；当刚度和阻尼同时较小，悬置系统则适合隔离振动，悬置系统在高频区域内表现良好。因此，橡胶悬置的设计就是寻求一个平衡，使隔振垫不仅可以隔离冲击，而且还能起到隔离振动的作用，令悬置系统在高频区域和低频区域都有良好的表现。
随着技术的不断发展，现在，经过良好设计和调校的橡胶悬置已经可以达到十分理想的性能。非线性橡胶悬置的出现甚至可以同时兼顾到隔离冲击与隔离振动两个性能。此外，橡胶悬置结构简单，性能稳定，造价低，维护方便，广泛应用在各类车辆中。
液阻悬置又称液阻橡胶悬置，在20世纪70年代末就已经大量应用于轿车的动力总成悬置系统中。液阻悬置结构非常多，基本的组成部分主要包括橡胶支撑，上液室和下液室，上下液室充满液体(多为乙二醇)被铁板分割开来，并用惯性通道(或者流通小孔)连通。
从诞生至今，一共出现了三代液阻悬置。第一代液阻悬置为惯性通道型液阻悬置；随后第二代的液阻悬置，在惯性通道附近增加了解耦膜(或者解耦盘)以缓解第一代液阻悬置在高频区域因通道内液体流动受阻而产生的硬化现象；第三代的液阻悬置，在第二代的基础上，增加了节流盘的结构，提高上液室液体的流动性，进一步降低了液阻悬置在高频区域内的动刚度，提升了性能。
由于结构设计的原因，液阻悬置一般具有较大的阻尼和较大的刚度，这使得液阻悬置在低频区域(如怠速工况下)的表现明显优于传统的橡胶悬置。尽管经过不断地研究和优化，液阻悬置仍无法克服液体的动态硬化，因此液阻悬置在高频区域时仍具有较大的动刚度，有些液阻悬置的高频动刚度甚至远高于传统的橡胶悬置。另外，相比橡胶悬置，液阻悬置结构复杂，尺寸庞大，造价昂贵，重量大且难以维护，目前多用于动力总成左、右悬置等低频区域冲击较大的位置。
半主动/主动悬置
半主动/主动悬置多在液阻悬置的基础上加装一个控制系统而制成，因此，半主动/主动悬置工作需要额外输入的能量。半主动悬置的特点是刚度和阻尼会随着汽车的工况改变而迅速改变。例如，随着发动机转速的变化而改变惯性通道开启的数量，或者改变悬置内部液体的粘度，以达到改变阻尼的目的。主动悬置多用于隔离高频激励，这种悬置结构较复杂，一般由被动悬置、传感器、控制器和作动器组成。磁流变半主动悬置通过高压电产生悬置内的液体粘度，在短时间内发生变化从而达到对悬置隔振效果的控制功能。
半主动/主动悬置结构复杂，价格昂贵且性能不稳定。磁流变半主动悬置在长期使用后极易造成油液沉淀从而影响性能。但相比较被动悬置，半主动/主动悬置具有更高的可调节性，在不同频率区域内的表现也优于传统的被动悬置。
结论与展望
动力总成悬置系统是一个非常复杂的系统，在悬置系统的设计过程中需要非常谨慎。通常，需要考虑以下几个方面：
1.需要确定车身与副车架的结构，根据车身和车架的模态以及空间来确定悬置系统安装的位置。
2.确定动力总成的转动惯量，质心位置等参数，并根据发动机的参数判断动力总成的频率输入。
3.确定悬置的数量、种类。
4.对动力总成进行六自由度的解耦，确定各个模态之间的解耦程度。
此外，在悬置系统的设计中，还需要考虑到耐久性、耐腐蚀性、耐高温、便于装配、轻量化和成本问题。
近年来，越来越多的新型悬置被开发出来并应用在不同种类的汽车中。悬置系统从当初的橡胶悬置逐渐发展到液阻悬置，随后半主动悬置和主动悬置也相继出现。同时，悬置的性能越来越好，但结构却越来越复杂。另外在材料方面，新型的悬置也越来越多地使用铝或者尼龙材料以代替传统的钣金部件，在一定程度上降低了整车的重量。相信随着技术的升级以及科研人员和工程师的不断研究，新一代的悬置将拥有更出色更稳定的性能。