动力总成悬置与悬置支架的设计与试验
发布时间：2022-02-15 08:28
动力总成悬置作为底盘部件,具有支承动力总成、缓冲、减振与降噪等作用,对整车舒适性具有重要影响。本文以某款车型动力总成悬置系统为对象展开对悬置与悬置支架的设计方法研究,主要工作如下:（1）建立了动力总成悬置系统的多体动力学模型。将不同工况下施加在动力总成质心处的载荷作为输入,计算得到悬置的载荷。采用迭代计算的方式调整悬置非线性刚度实现了动力总成质心的位移控制设计。计算结果为悬置与悬置支架设计提供依据。（2）悬置力-位移特性设计。以悬置系统位移控制设计结果为目标设计了左悬置和右悬置三个主刚度方向的力-位移特性。根据设计目标完成了悬置的选型和结构设计,左悬置为压缩型悬置,右悬置为复合型悬置。提出了采用正交试验结合方差分析研究不同撞块设计参数对撞块刚度特性的影响的设计方法。（3）悬置支架结构设计与优化。根据悬置系统布置空间以及悬置结构等因素设计了悬置支架结构。根据静强度设计要求与不同支架模型应力失效预测结果,对悬置支架进行了多目标拓扑优化,参照优化结果与常用设计思想对悬置支架的结构与尺寸进行了修改,优化其设计参数,降低零件失效风险,实现材料合理分布。其中,左悬置支架von Mises等效应力在...
【文章来源】：华南理工大学广东省211工程院校985工程院校教育部直属院校
【文章页数】：97 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
009-2018年国民私人汽车拥有情况统计
华南理工大学硕士学位论文2汽车整体品质、性能和造价不变甚至更为优化的前提下，降低汽车自身重量，不仅有效提升整车操控稳定性，更让汽车获得不错的节油表现。动力总成悬置系统作为汽车中连接发动机、变速箱与车身的重要组成部分，在满足系统中各部分零部件设计要求的前提下可以进一步挖掘其轻量化设计潜能。目前汽车轻量化主要通过三个途径实现：（1）材料轻量化，其中具有代表性的轻质材料有：高强度钢、铝合金、镁合金、工程塑料及复合材料[1]。（2）结构轻量化[2]，通过尺寸优化、形状优化和拓扑优化对设计模型进行目标优化，实现零部件材料最佳分布，在提高零件使用性能同时有效减重。（3）轻量化制造工艺，目前主要有激光拼焊板成型技术、热成型技术、补丁技术、挤压铸造、树脂传递成型等。2013年，戴姆勒公司宣布为其GL级SUV所采用的六缸柴油发动机配备全球首款塑料材质的悬置支架（如图1-2所示），所选用的材料为巴斯夫高强度聚酰胺材料UltramidA3WG10CR，这款支架在试验测试中表现出了更加高水平的声学与隔热性能[3]。图1-2全球首款塑料材质的悬置支架[3]而实现车辆轻量化设计基于安全可靠的前提，这对零部件同样提出严格的使用性能要求。动力总成悬置系统作为车辆底盘重要的组成部分，起到多种作用：（1）支承动力总成；（2）限制动力总成在汽车运行过程中发生过大位移；（3）通过缓冲振动、衰减振动能量降低因外部激励造成动力总成的振动，确保总成结构稳定安全，延长其使用寿命（消极隔振）。降低发动机自身振动向车身车架的传递，缓解整车的振动和噪声问题（积极隔振）。
第二章悬置力-位移特性分析与试验13表2-3所示分别为整车坐标系中左、右悬置和后拉杆悬置自由状态下弹性中心点坐标和动力总成质心坐标。表2-3整车坐标系下各悬置弹性中心点坐标点(mm)(mm)(mm)动力总成质心818.5719.201209.96左悬置弹性中心点869.63-445.101394.80右悬置弹性中心点774.38483.471431.32后拉杆悬置弹性中心点994.42-12.50948.46在Adams中建立动力总成悬置系统（如图2-1所示），将动力总成视为刚体，不考虑环境温度对分析计算的影响。将动力总成左、右、后方的三个悬置简化为具有三向平动刚度的弹性元件，忽略其扭转刚度与扭簧作用。对动力总成质心施加28工况载荷，通过计算获得悬置在其三个主刚度方向对动力总成的作用力。图2-1动力总成悬置系统模型根据加载于动力总成质心处的载荷对动力总成悬置系统进行位移控制设计。动力总成通过悬置与车身连接，当动力总成受到外界载荷作用时会发生平动位移与转动位移，悬置通过橡胶材料变形，可吸收并耗散系统中部分能量，起到缓冲减振的作用，降低动力总成运动幅度，避免其与车身、底盘零部件发生碰撞。通常悬置刚度通过其力-位移特性曲线形式呈现。悬置的力-位移特性曲线为非线性曲线，为便于计算不同载荷作用于悬置时其弹性中心点的位移，通过微分思想可将非线性曲线简化为多段线形式，通过3段或者5段线段拟合成悬置非线性特性[59]，其分段形
【参考文献】：
期刊论文
[1]橡胶悬置刚度特性对过减速带平顺性影响研究[J]. 刘雪莱,杨利勇,曹冲. 农业装备与车辆工程. 2020(01)
[2]轻量化材料在汽车上的精准应用[J]. 秦超,姚晨冉,朱雪林. 汽车零部件. 2019(06)
[3]Conceptual design of automobile engine rubber mounting composite using TRIZ-Morphological chart-analytic network process technique[J]. A.M.Noor Azammi,S.M.Sapuan,M.R.Ishak,Mohamed T.H.Sultan. Defence Technology. 2018(04)
[4]基于Chebyshev区间方法的动力总成悬置系统稳健性优化[J]. 陈剑,李士爱,刘策,邓支强,舒宏超. 中国机械工程. 2018(03)
[5]基于DOE方法的悬置系统优化[J]. 王洋,王晖,徐勇. 汽车实用技术. 2016(11)
[6]循环载荷幅值对7075-T7451铝合金疲劳裂纹扩展行为的影响[J]. 黄志伟,汪静雪,张兴权,段士伟,陈斌,黄志来,裴善报. 金属热处理. 2016(09)
[7]抑制拓扑优化中灰度单元的双重SIMP方法[J]. 张志飞,徐伟,徐中明,贺岩松. 农业机械学报. 2015(11)
[8]考虑密度梯度的敏度过滤方法[J]. 龙凯,傅晓锦. 计算机辅助设计与图形学学报. 2014(04)
[9]疲劳试验下应力集中与磁信号的关系[J]. 方发胜,周培,张利明,饶琪,任吉林. 无损检测. 2014(03)
[10]循环载荷作用下镁合金温度演化及高周疲劳性能预测[J]. 王凯,闫志峰,王文先,张红霞,裴飞飞. 材料工程. 2014(01)
硕士论文
[1]汽车发动机橡胶悬置性能衰退研究[D]. 杨攀.重庆大学 2018
[2]基于变密度法的连续体结构拓扑优化研究[D]. 吴顶峰.西安电子科技大学 2010
本文编号：3626294
【文章来源】：华南理工大学广东省211工程院校985工程院校教育部直属院校
【文章页数】：97 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
009-2018年国民私人汽车拥有情况统计
华南理工大学硕士学位论文2汽车整体品质、性能和造价不变甚至更为优化的前提下，降低汽车自身重量，不仅有效提升整车操控稳定性，更让汽车获得不错的节油表现。动力总成悬置系统作为汽车中连接发动机、变速箱与车身的重要组成部分，在满足系统中各部分零部件设计要求的前提下可以进一步挖掘其轻量化设计潜能。目前汽车轻量化主要通过三个途径实现：（1）材料轻量化，其中具有代表性的轻质材料有：高强度钢、铝合金、镁合金、工程塑料及复合材料[1]。（2）结构轻量化[2]，通过尺寸优化、形状优化和拓扑优化对设计模型进行目标优化，实现零部件材料最佳分布，在提高零件使用性能同时有效减重。（3）轻量化制造工艺，目前主要有激光拼焊板成型技术、热成型技术、补丁技术、挤压铸造、树脂传递成型等。2013年，戴姆勒公司宣布为其GL级SUV所采用的六缸柴油发动机配备全球首款塑料材质的悬置支架（如图1-2所示），所选用的材料为巴斯夫高强度聚酰胺材料UltramidA3WG10CR，这款支架在试验测试中表现出了更加高水平的声学与隔热性能[3]。图1-2全球首款塑料材质的悬置支架[3]而实现车辆轻量化设计基于安全可靠的前提，这对零部件同样提出严格的使用性能要求。动力总成悬置系统作为车辆底盘重要的组成部分，起到多种作用：（1）支承动力总成；（2）限制动力总成在汽车运行过程中发生过大位移；（3）通过缓冲振动、衰减振动能量降低因外部激励造成动力总成的振动，确保总成结构稳定安全，延长其使用寿命（消极隔振）。降低发动机自身振动向车身车架的传递，缓解整车的振动和噪声问题（积极隔振）。
第二章悬置力-位移特性分析与试验13表2-3所示分别为整车坐标系中左、右悬置和后拉杆悬置自由状态下弹性中心点坐标和动力总成质心坐标。表2-3整车坐标系下各悬置弹性中心点坐标点(mm)(mm)(mm)动力总成质心818.5719.201209.96左悬置弹性中心点869.63-445.101394.80右悬置弹性中心点774.38483.471431.32后拉杆悬置弹性中心点994.42-12.50948.46在Adams中建立动力总成悬置系统（如图2-1所示），将动力总成视为刚体，不考虑环境温度对分析计算的影响。将动力总成左、右、后方的三个悬置简化为具有三向平动刚度的弹性元件，忽略其扭转刚度与扭簧作用。对动力总成质心施加28工况载荷，通过计算获得悬置在其三个主刚度方向对动力总成的作用力。图2-1动力总成悬置系统模型根据加载于动力总成质心处的载荷对动力总成悬置系统进行位移控制设计。动力总成通过悬置与车身连接，当动力总成受到外界载荷作用时会发生平动位移与转动位移，悬置通过橡胶材料变形，可吸收并耗散系统中部分能量，起到缓冲减振的作用，降低动力总成运动幅度，避免其与车身、底盘零部件发生碰撞。通常悬置刚度通过其力-位移特性曲线形式呈现。悬置的力-位移特性曲线为非线性曲线，为便于计算不同载荷作用于悬置时其弹性中心点的位移，通过微分思想可将非线性曲线简化为多段线形式，通过3段或者5段线段拟合成悬置非线性特性[59]，其分段形
【参考文献】：
期刊论文
[1]橡胶悬置刚度特性对过减速带平顺性影响研究[J]. 刘雪莱,杨利勇,曹冲. 农业装备与车辆工程. 2020(01)
[2]轻量化材料在汽车上的精准应用[J]. 秦超,姚晨冉,朱雪林. 汽车零部件. 2019(06)
[3]Conceptual design of automobile engine rubber mounting composite using TRIZ-Morphological chart-analytic network process technique[J]. A.M.Noor Azammi,S.M.Sapuan,M.R.Ishak,Mohamed T.H.Sultan. Defence Technology. 2018(04)
[4]基于Chebyshev区间方法的动力总成悬置系统稳健性优化[J]. 陈剑,李士爱,刘策,邓支强,舒宏超. 中国机械工程. 2018(03)
[5]基于DOE方法的悬置系统优化[J]. 王洋,王晖,徐勇. 汽车实用技术. 2016(11)
[6]循环载荷幅值对7075-T7451铝合金疲劳裂纹扩展行为的影响[J]. 黄志伟,汪静雪,张兴权,段士伟,陈斌,黄志来,裴善报. 金属热处理. 2016(09)
[7]抑制拓扑优化中灰度单元的双重SIMP方法[J]. 张志飞,徐伟,徐中明,贺岩松. 农业机械学报. 2015(11)
[8]考虑密度梯度的敏度过滤方法[J]. 龙凯,傅晓锦. 计算机辅助设计与图形学学报. 2014(04)
[9]疲劳试验下应力集中与磁信号的关系[J]. 方发胜,周培,张利明,饶琪,任吉林. 无损检测. 2014(03)
[10]循环载荷作用下镁合金温度演化及高周疲劳性能预测[J]. 王凯,闫志峰,王文先,张红霞,裴飞飞. 材料工程. 2014(01)
硕士论文
[1]汽车发动机橡胶悬置性能衰退研究[D]. 杨攀.重庆大学 2018
[2]基于变密度法的连续体结构拓扑优化研究[D]. 吴顶峰.西安电子科技大学 2010
本文编号：3626294
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