柔性支撑下的动力总成悬置匹配研究

发布时间：2017-08-04 23:19

  本文关键词：柔性支撑下的动力总成悬置匹配研究

  更多相关文章： 动力总成悬置系统 解耦 模型减缩 优化 稳健性

【摘要】：汽车运行过程中,发动机是车辆最主要的振源之一。减小发动机传递到车辆的激振是降低车辆振动的重要途径,是车辆NVH研究中广泛而意义深远的话题。发动机和变速箱刚性连接一体,统称动力总成。动力总成占整车质量比重较大,它通过悬置系统与车辆结构相连,悬置系统是发动机激振传递到车辆的重要通道,因此动力总成悬置系统的合理设计对提升车辆行驶平顺性和乘坐舒适性至关重要。本文研究对象是某商用车动力总成悬置系统。首先论述了前人在动力总成悬置系统匹配研究的已有成果,分析国内外动力总成悬置系统优化匹配中的特点和不足,在此基础上引入减缩技术建立了包含柔性基础的动力总成悬置优化模型。论文首先结合具体的研究车型,建立传统动力总成悬置系统六自由度数学模型。将六自由度模型与对应的Adams多体模型进行对比,验证了本文建立的六自由度悬置模型的正确性,为后续的研究提供基础。对动力总成系统从频率、模态振型、运动能量分布、支座动反力等角度进行了特性研究。结果表明动力总成原悬置系统在怠速工况难以起到隔振的作用;动力总成运动能量在多个方向发生耦合;最重要的是悬置系统对发动机的动反力具有放大作用。为改善上述状况,以动力总成受到的沿曲轴方向的反力最小为优化目标,并约束系统主要振动方向的能量解耦度,获得最优系统参数。优化后的动力总成悬置系统不仅能达到高度的系统运动能量解耦度,而且能明显地减小发动机激振力向车架传递。六自由度模型将车体视为绝对刚性,然而车辆结构具有较大柔性。针对这一不足,引入车架结构柔性,探索了柔性基础下的动力总成悬置建模、优化方法。论文采用Guyan减缩方法对大规模的车架有限元模型进行减缩,减缩后的模型较好的保留了原车架模型的柔性特性(模态频率、振型等)。根据结构间的动力学和运动学关系,推导了包含刚性动力总成、柔性车架、悬架等的动力总成数学模型。该耦合模型不仅比六自由度模型呈现出更丰富的模态信息,而且较Adams柔性体模型具有运算效率高的优势。将基于六自由度模型的优化所得参数应用于耦合模型,虽然可以提高动力总成悬置系统在发动机常用转速区间的隔振性能,但是却无法提高在怠速工况的系统隔振效果。论文最终以包含柔性车架的耦合模型为基础,对悬置系统进行匹配优化,获得了良好的车辆隔振性能。在论文最后,对优化模型的稳健性进行了研究,结果显示优化模型具有良好的稳健性。
【关键词】：动力总成悬置系统 解耦 模型减缩 优化 稳健性
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U464.13
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 绪论11-21
• 1.1 论文研究的背景和意义11-12
• 1.2 国内外研究现状12-18
• 1.2.1 悬置元件的研究进展12-15
• 1.2.2 悬置系统隔振匹配研究现状15-17
• 1.2.3 包含车架的动力总成悬置系统匹配研究现状17-18
• 1.3 本文研究的思路与主要内容18-21
• 1.3.1 研究思路18-19
• 1.3.2 研究内容19-21
• 第2章 动力总成悬置系统建模21-32
• 2.1 悬置元件动力学建模21-24
• 2.1.1 橡胶元件弹性体定义21-22
• 2.1.2 橡胶块动力学模型的选取22-24
• 2.2 六自由度动力总成悬置系统模型的建立24-28
• 2.2.1 系统动能25-26
• 2.2.2 系统势能26-28
• 2.2.3 系统耗散能28
• 2.3 动力总成激振力分析28-31
• 2.3.1 单缸发动机曲柄连杆受力分析29-31
• 2.3.2 六缸发动机激振力分析31
• 2.4 本章小结31-32
• 第3章 动力总成悬置系统振动分析与优化32-53
• 3.1 悬置系统基本参数测取32-33
• 3.1.1 动力总成质量与位置参数测量32-33
• 3.1.2 动力总成惯性参数测量33
• 3.2 悬置系统固有特性计算与分析33-40
• 3.2.1 模态特性与能量分布计算34-37
• 3.2.2 系统交变响应力计算37-40
• 3.3 悬置系统解耦理论40-43
• 3.3.1 打击中心理论40-41
• 3.3.2 弹性中心解耦理论41-42
• 3.3.3 能量解耦法42-43
• 3.4 解耦率与动反力结合的多目标优化43-52
• 3.4.1 六自由度模型匹配优化设计44-47
• 3.4.2 优化结果计算与分析47-52
• 3.5 本章小结52-53
• 第4章 包含柔性车架的悬置系统建模与分析53-74
• 4.1 基于减缩技术的柔性车架建模53-62
• 4.1.1 Guyan减缩理论53-54
• 4.1.2 车架模型处理及模型信息输出54-59
• 4.1.3 柔性车架的减缩59-62
• 4.2 柔性车架与刚性动力总成的耦合62-68
• 4.2.1 动力总成动力学方程63-64
• 4.2.2 悬架系统动力学方程64-65
• 4.2.3 车架系统动力学方程65-68
• 4.3 刚柔耦合模型动力学特性验证与分析68-73
• 4.3.1 频率及振型正确性验证68-70
• 4.3.2 时域验证与仿真70-73
• 4.4 本章小结73-74
• 第5章 柔性支撑下动力总成悬置系统优化与分析74-89
• 5.1 包含柔性车架的悬置系统特性分析74-78
• 5.1.1 包含柔性车架的悬置系统频响分析74-76
• 5.1.2 六自由度模型匹配结果的有效性验证76-78
• 5.2 包含柔性车架的悬置系统优化建模与仿真计算78-82
• 5.2.1 设计变量78-79
• 5.2.2 约束条件79
• 5.2.3 优化目标79
• 5.2.4 优化结果的分析79-82
• 5.3 系统稳健性计算与分析82-88
• 5.3.1 6sigma理论82-83
• 5.3.2 蒙特卡洛分析理论83-84
• 5.3.3 系统稳健性分析84-88
• 5.4 本章小结88-89
• 总结与展望89-91
• 1.论文主要的研究工作及结论89
• 2.研究展望89-91
• 参考文献91-94
• 致谢94

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 许闻清;陈剑;;基于改进遗传模拟退火算法的动力总成悬置系统优化设计[J];中国机械工程;2011年07期

2 严世榕;李智强;;整车环境下动力总成悬置系统振动特性研究[J];福州大学学报(自然科学版);2014年01期

3 武一民,刘剑,刘茜;客车动力总成悬置系统的研究[J];河北工业大学学报;2001年03期

4 方锡邦,陈树勇,张文炬;轿车动力总成悬置系统隔振性能的仿真研究[J];合肥工业大学学报(自然科学版);2003年02期

5 方锡邦,汪佳;轿车动力总成悬置系统三维动力学模型的建立及优化[J];阜阳师范学院学报(自然科学版);2004年02期

6 黄鼎友,吉向东;动力总成悬置系统建模及振动仿真[J];江苏大学学报(自然科学版);2005年03期

7 钱留华,唐新蓬,陈丽;载重车动力总成悬置系统隔振性能的仿真分析[J];现代机械;2005年01期

8 方锡邦,汪佳,杨祖昆,夏邦金;轿车动力总成悬置系统的优化设计[J];合肥工业大学学报(自然科学版);2005年02期

9 王显会;李守成;黄鹏程;徐彬;;轿车发动机动力总成悬置系统优化研究[J];南京理工大学学报(自然科学版);2006年01期

10 肖杰;雷雨成;汤涤军;;基于能量法解耦的动力总成悬置系统优化设计[J];车用发动机;2006年03期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 赵登峰;;客车动力总成悬置匹配研究[A];河南省汽车工程学会第二届科研学术研讨会论文集[C];2005年

2 赵登峰;;客车动力总成悬置匹配研究[A];2005年中国客车学术年会论文集[C];2005年

3 黄启涌;;某轿车动力总成悬置系统隔振性能仿真研究[A];豪爵摩托奖广东省汽车行业第五期学术活动论文汇编[C];2008年

4 王亮;门永新;朱贞英;王志亮;赵福全;;某乘用车动力总成悬置系统优化及稳健性分析[A];第七届中国CAE工程分析技术年会暨2011全国计算机辅助工程（CAE）技术与应用高级研讨会论文集[C];2011年

5 钟和辉;;动力总成悬置研究[A];豪爵摩托奖广东省汽车行业第五期学术活动论文汇编[C];2008年

6 王珏;李国锋;于翠;李钊;;一种动力总成悬置载荷测量和疲劳试验方法[A];面向未来的汽车与交通——2013中国汽车工程学会年会论文集精选[C];2013年

7 黄庆;杜登惠;黄小飞;;动力总成悬置支架的多工况拓扑优化[A];结构及多学科优化工程应用与理论研讨会’2009（CSMO-2009）论文集[C];2009年

8 程小虎;张代胜;;基于遗传算法的动力总成悬置系统优化[A];第二十一届全国振动与噪声高技术及应用学术会议论文集[C];2008年

9 邓晓龙;方子帆;刘国庆;;动力总成悬置支架拓扑优化研究[A];湖北省机械工程学会青年分会2006年年会暨第2届机械学院院长（系主任）会议论文集（上）[C];2006年

10 崔云霞;陈建;龙逢兵;;动力总成悬置系统仿真分析及悬置支架优化[A];西南汽车信息：2013年第9期（总第330期）[C];2013年

中国重要报纸全文数据库 前1条

1 王芳;德尔福推出新型磁流变液动力总成悬置系统[N];中国工业报;2009年

中国博士学位论文全文数据库 前9条

1 宋康;多坐标系下的汽车动力总成悬置系统解耦设计研究[D];北京理工大学;2015年

2 刘晓昂;基于整车振动控制的动力总成悬置系统设计方法[D];华南理工大学;2016年

3 张武;汽车动力总成悬置系统关键技术研究[D];合肥工业大学;2013年

4 龙岩;基于改进传递路径分析方法的动力总成悬置系统优化设计[D];吉林大学;2010年

5 胡金芳;计及弹性基础的动力总成悬置系统特性分析与解耦研究[D];合肥工业大学;2012年

6 潘道远;汽车动力总成悬置动态特性与控制方法研究[D];江苏大学;2014年

7 陈达亮;发动机整车匹配中的振动噪声识别与控制研究[D];天津大学;2008年

8 姜莞;商用车动力总成悬置性能模拟与疲劳寿命预测研究[D];吉林大学;2011年

9 付江华;轻型客车关键橡胶隔振件性能匹配研究[D];吉林大学;2011年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 黄冬明;基于动力总成悬置系统设计方法的车内振动控制研究[D];华南理工大学;2011年

2 王耀华;动力总成悬置系统振动特性分析[D];烟台大学;2013年

3 史振盛;装载机减振分析及动力总成悬置系统优化设计[D];山东大学;2015年

4 梁文博;基于ANSYS的货柜车动力总成悬置系统隔振性能分析与优化研究[D];广西大学;2015年

5 刘莹;汽车动力总成悬置系统性能分析与优化[D];重庆理工大学;2015年

6 陈永瑞;基于Adams与Isight的轻卡动力总成悬置系统优化设计[D];青岛理工大学;2015年

7 韦小田;纯电动汽车动力总成悬置系统的振动分析和优化设计[D];重庆大学;2015年

8 王文礼;内燃机动力总成悬置系统振动分析及软件开发[D];中北大学;2016年

9 韩yN;内燃机动力总成悬置系统的优化设计研究[D];中北大学;2016年

10 顾梦引;某车辆动力总成悬置系统优化设计及其软件开发[D];北京理工大学;2016年

，

本文编号：622229