第一章 緒論
1-1 前言
隨著社會進步、生活水準的提高，人們對車輛的要求越來越高，汽車的設計 也以系統整合、性能的提升等更多元的服務為目標發展，其中乘坐的舒適性為評 價車輛的一項重要指標。在整車的振動傳遞特性上，主要分為來自內部的動力系 統及外部的路面激勵。動力系統由發動機產生的扭矩波動、不平衡慣性力、慣性 力矩到傳動系統中齒輪嚙合、萬向節產生的扭矩振動及偏心造成的徑向力等都是 影響的因素。除了振動造成的激勵外，車身結構及周圍零組件也可能伴隨著共振 效應及噪音，影響整車的 NVH 性能，因此如何設計一個良好的動力總成懸置系統 進行有效的隔振就是一個相當重要的課題。
懸置系統主要為承載動力總成並達到減振的重要裝置，透過適當的佈置、隔 振元件的設計將振動減小，以往採用彈性軸、扭矩軸等解耦理論進行佈置，使系 統達到合理化的能量分佈及頻率匹配。能量解耦原理為當系統受外力作用時，會 在各自由度方向上產生運動並有一個主導的能量頻率，透過將主導能量集中於某 一方向上即能避免與其它方向上產生耦合。但能量解耦並不能直接獲得位移、加 速度等動態特性變化，僅就減少耦合效應造成的共振來達到較佳的振動響應。
為了在設計時同時考慮到位移、加速度等振動特性，並達到預期的效果，透 過激勵源的分析，以不同目標函數進行參數設計，並搭配能量解耦使能量達到合 理分佈。本研究針對整個動力系統造成的激勵進行探討，觀察在不同操作下的振 動特性，並以較糟之雙動力驅動的幾個操作點作為調整比較的依據，探討其振動 對懸置系統的影響。在參數設計比較後，觀察該如何調整懸置參數達到有效隔振，
整理出一套完整的設計流程方法與評估指標。
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1-2 文獻回顧
動力總成懸置系統自汽車發明以來，已有一段發展歷史及豐富的研究基礎，
大致可分為幾個階段：
1. 動力總成與車架直接相連的剛性連接。
2. 改用橡膠等柔性材料，結合撞擊中心、扭矩軸理論進行解耦佈置。
3. 透過最佳化方法達到系統能量解耦及頻率的合理配置達到較佳的隔振設計。
4. 針對各懸置元件特性進行研究，探討不同頻段上各懸置剛度值如何做調整。
在分析上，Anon[1]和 Hassison[2]以六自由度動力學方程式，建立動力總成懸 置系統的數學模型，並應用撞擊中心理論進行系統的振動解耦。Timpner[3]等人也 利用此理論發展彈性軸、扭矩軸進行解耦佈置。提出若能將各懸置彈性軸與扭矩 軸重合或使彈性中心落於質心位置(圖 1.1(a))，則可達完全解耦。但實際上難以達 成，因此以彈性軸交點的彈性中心落於扭矩軸上使繞扭矩軸方向上達到解耦，如 圖 1.1(b)所示。在業界，林峰仰[4]等人採用此設計理論，選用隔振墊與配置參數，
並由實車驗證得到不錯的隔振效果也改善了車內振動噪音。
(a) (b) 圖 1.1 懸置系統完全解耦和部分解耦佈置
扭矩軸 扭矩軸
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在最佳參數設計上，徐石安[5]利用傳遞函數分析動力總成振動，討論發動機 振動模型簡化的理論基礎以及隔振與解耦的關係，並提出能量解耦方法。Taeseok Jeong 和 Rajendra Sign[6]亦針對扭矩軸解耦方法進行研究，克服傳統上彈性軸解耦 只能對系統進行部分解耦的做法。提出了新的扭矩軸解耦方法，並建立了必須的 數學條件進行計算模擬，驗證方法的有效性，證明唯有扭矩軸解耦才能達到完全 解耦的效果。後續也有 Jae-Yeol Park 和 Rajendra Singh[7]等人考慮加入阻尼時的 系統特性研究。
另外也有越來越多研究朝向液壓等半主動、主動式懸置元件進行設計分析，
如圖 1.2 所示。由於擁有可在任何操作模式區間下進行調整，達到較佳的懸置剛度 等特性。但構造較為複雜，價格也昂貴，目前還是以橡膠懸置最為普及。
(a)橡膠懸置 (b)液壓懸置 (c)半主動懸置
(d)兩級隔振懸置 (e)主動懸置 圖 1.2 各類懸置元件[8]
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1-3 研究動機與目的
本研究以設計良好的懸置減振系統為目標，結合能量解耦法等最佳化手段，
搭配加速度控制，達到理想化的減振功能。根據過去的研究，以能量解耦的佈置 型式為最主要的設計方法，其具有將能量合理化分布避免共振等優點，是最易進 行初步設計時的理論基礎。但其基礎是建立在本身固有的振動特性下進行設計，
並無法直接掌握振動加速度等特性。
而本研究以控制其加速度、振動傳遞率等不同目標函數進行參數設計，並搭 配能量解耦法的使用，在達到一定程度的解耦下，更明顯預期受激勵作用下整體 的振動特性。並在不同操作及較糟之雙動力驅動的幾個操作點作為調整比較的依 據，探討其振動對懸置系統的影響，試著降低主要激勵方向上的振動，最終透過 一系列的評估標準來驗證，以達到最佳效果的減振。
激勵源的特性上，有別於過去只分析發動機所產生的振動，因為對於整個系 統來說不只動力源會對整車的性能產生影響，所搭配的傳動系也是一個關鍵要素。
在考慮傳動系下，更完整的建立整個系統的激勵源，使結果更符合實際的狀況。
1-4 研究架構與步驟
探討動力總成懸置系統時，可分成兩個系統：
1. 動力系統：包含激勵源的分析，欲探討的動力、傳動模式組合。
2. 懸置系統：將動力系統所產生之激勵作用於懸置系統上，分析原始系統的振動 模態，比較有無考慮傳動及各操作情形下的振動特性。並以不同設計目標對系 統進行調整，整理出一個有系統的設計方法，達到良好減振之目的。本研究共 分為六章，重點分述如下：
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第一章 緒論：對本研究之動機與目的進行說明，回顧過去動力總成懸置系統的設 計方法相關之文獻，並簡述本文架構。
第二章 理論基礎：針對過去所用之能量解耦法進行介紹，以及系統設計時的相關