平衡扭矩軸系統即TRA三點懸置布置系統,以左右懸置為承載懸置,以後懸置為抗扭懸置,是當前很多中小型乘用車廣泛使用的一種懸置布置方式。至於什麼是TRA軸,這裡不作詳細說明,可以閱讀本號以前發表過的幾篇文章。本文的目的是對TRA懸置系統的幾個設計要點進行一番討論,歡迎大家拍磚。
圖1TRA三點懸置系統
1、三點TRA懸置系統使用與發動機扭矩的關係
三點TRA懸置系統具備質量輕,成本低,系統解耦好,易於NVH調試的優點。
但是如果發動機扭矩過大,則耐久性風險增加,因此,根據經驗,如果動力總成扭矩>350N.M,則建議採用四點懸置布置(見圖2),而在滿足耐久目標的情況下儘量選用TRA三點懸置布置。
圖2TRA四點懸置系統
2、TRA與左右懸置連線的距離要求
TRA軸的位置由動力總成的慣量確定,它通過質心,具體的確定方法可以搜讀本公眾號發過的文章或者到IND4汽車人平臺購買視頻學習。它與左右懸置彈性中心的連線有一些要求。
1)X向的位置與TRA距離不大於20mm,見圖3的A和C。
2)左右懸置彈性中心連線到質心距離,見圖3中的N
圖3TRA俯視圖
3)俯視圖下,左右懸置連線與TRA的夾角需≤5°。見圖4中的K。
圖4TRA後視圖
3、Torque span概念及應用
左右懸置彈性中心點的連線與抗扭拉杆軸線在空間裡的垂直距離,影響懸置系統的抗扭能力以及抗扭拉杆的承載載荷(圖5)。
圖5Torque span定義
比如變速箱懸置裝在大梁下面,彈性中心點低,具備的優勢是:與TRA軸夾角小,NVH性能較優。劣勢:TorqueSpan較小,抗扭能力較差。
而變速箱懸置裝在大梁上面,彈性中心高,則具備與TRA夾角大,Torquespan大,抗扭性能較好的優點,見圖6。
圖6變速器懸置布置對TorqueSpan的影響
4、載荷的關係及初始設計剛度的確定
TRA布置的懸置一般認為動力總成的重量完全由左右懸置承載,因此如果有了懸置的硬點以及動力總成的重量和質心位置後,可以通過很簡單的槓桿平衡原理,計算出左右懸置的承載,並根據懸置的變形量限制條件,確定出左右懸置主方向的剛度值範圍,作為後續優化的依據。如圖的小程序就很容易實現這樣的功能。
圖7承載懸置載荷與初始剛度確定
當然還有一種方法就是把後拉杆的剛度歸零也可以通過ADAMS模型獲得左右懸置在靜平衡下的承載。
5、為什很麼多車型的小端襯套內芯設計為長孔
很多平衡扭矩軸布置的車型抗扭拉杆小端襯套的鋁芯都是設計為長孔,其目的就在於消除安裝後的預載,因此後拉杆一般都是最後才安裝的,確保動力總成處於無預載再打緊螺栓,確保了怠速的NVH性能。
圖8 濾芯長孔尺寸
6、抗扭拉杆應力分析時的加載與約束
抗扭拉杆大頭(剛度較小的一端)施加約束,小頭端(剛度較大的一端)施加載荷。
抗扭拉杆大頭處的傳力部位可作為剛體處理。根據載荷施加的方向,這個剛性部位可布置在面1或2處。剛性區域的主控點,與大頭中心重合,且完全約束。剛性部位的面積與主簧上相應限位塊的面積等同。這種處理方法,不考慮橡膠主簧兩個臂的傳力作用。
圖9 抗扭拉杆應力分析時的加載
除了以上幾點之外,還有什麼需要注意的要點歡迎大家一起討論。
另外關於抗扭拉杆的等效剛度、扭轉剛度、彈性模態以及自由模態的計算方法都已經錄成視頻教程視頻教程上傳到了IND4汽車人平臺,大家可以前去掃碼了解。