某型汽车转向系统及仪表板振动分析与控制

发布时间：2017-08-13 09:08

  本文关键词：某型汽车转向系统及仪表板振动分析与控制

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【摘要】：汽车NVH性能在整车舒适性评价中是很重要的指标,转向盘作为与驾驶员直接接触的关键部件,其振动特性是整车舒适性评价的一个重要指标。因此,转向系统及其相关的附件总成的NVH性能的研究与改善对整车舒适性的提高有很大意义。本文基于转向系统及仪表板总成模型对转向系统在发动机怠速以及随机路面激励下的振动特性进行了研究。首先,将转向系统及仪表板总成三维模型导入有限元建模软件HyperMesh中建立可供计算的有限元分析模型。然后在有限元分析模型的基础上对转向系统及仪表板进行了模态分析,得到其前8阶模态参数,并结合不同激励源分析了转向系统的振动特性,得出了要提高转向系统一阶固有频率的结论。接着又在模态分析的基础上进行了转向系统及仪表板总成在发动机怠速激励下的频率响应分析,为转向系统振动特性的评价提供了参考依据。其次,为提高转向系统一阶固有频率,先通过计算转向系统一阶固有频率和总质量对转向系统支架厚度的灵敏度,确定对系统响应比较敏感的部件,进而确定优化问题的设计变量。然后在HyperStudy中以转向系统支架厚度为设计变量,一阶固有频率和总质量为响应值进行了拉丁超立方试验设计,得到了100组样本点数据；然后通过Kriging方法建立了响应值对设计变量的近似数学模型,经验证,模型的误差很小,可以替代有限元模型进行优化计算；最后使用多目标遗传算法进行了多目标优化,得到了一组Pareto最优解,在提升了一阶频率的前提下保证了转向系统总质量增加不多。最后,运用Radioss求解器对转向系统及仪表板总成进行了随机响应分析。文中将计算得到的B/C级路面加速度功率谱密度作为激励输入,然后在模态频响分析的基础上对系统进行了随机响应分析,得到了驾驶员两个常握节点的垂向加速度功率谱密度曲线并计算出对应的加速度均方根值；最后根据结果对转向盘的振动舒适性进行了简单评价。
【关键词】：转向系统 模态分析 频响分析 优化 随机响应分析
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U463.4
【目录】：

• 致谢7-8
• 摘要8-9
• abstract9-17
• 第一章 绪论17-23
• 1.1 引言17-18
• 1.2 研究目的和意义18-19
• 1.3 国内外研究现状19-22
• 1.3.1 国外研究现状19-21
• 1.3.2 国内研究现状21-22
• 1.4 主要研究内容22-23
• 第二章 转向系统及仪表板有限元模型的建立23-31
• 2.1 有限元建模的基本理论23-24
• 2.1.1 有限元方法的基本思想23-24
• 2.1.2 有限元分析的求解过程24
• 2.2 建模软件介绍24-26
• 2.2.1 HyperMesh简介24-25
• 2.2.2 RADIOSS简介25-26
• 2.3 建模过程26-30
• 2.3.1 模型导入与几何清理26
• 2.3.2 单元材料属性定义26-27
• 2.3.3 单元选用及网格划分标准27
• 2.3.4 连接方式的选择27-29
• 2.3.5 网格质量检查29
• 2.3.6 有限元模型的建立29-30
• 2.4 本章小结30-31
• 第三章 转向系统及仪表板的模态分析和频率响应分析31-43
• 3.1 模态分析理论31-33
• 3.2 转向系统及仪表板模态分析33-38
• 3.2.1 转向系统及仪表板约束模型的建立33-35
• 3.2.2 模态分析35-38
• 3.3 频率响应分析理论38-40
• 3.3.1 直接频率响应分析39
• 3.3.2 模态频率响应分析理论39-40
• 3.4 转向系统及仪表板频率响应分析40-42
• 3.4.1 激励的定义40-41
• 3.4.2 分析参数的定义41
• 3.4.3 计算结果41-42
• 3.5 本章小结42-43
• 第四章 基于HYPERSTUDY的转向系统结构优化设计43-60
• 4.1 基本优化知识43-45
• 4.1.1 Optistruct软件介绍43
• 4.1.2 优化流程43-44
• 4.1.3 灵敏度分析44-45
• 4.1.4 近似模型拟合45
• 4.2 转向系各支架灵敏度分析45-49
• 4.2.1 优化问题描述46-47
• 4.2.2 灵敏度分析结果47-49
• 4.3 转向系结构优化设计49-58
• 4.3.1 HyperStudy软件介绍49
• 4.3.2 创建HyperStudy分析49-50
• 4.3.3 试验设计50-53
• 4.3.4 Kriging近似模型的建立53-55
• 4.3.5 多目标遗传算法优化55-58
• 4.4 优化后转向系频率响应分析58
• 4.5 本章小结58-60
• 第五章 随机路面激励下转向系统及仪表板振动特性分析60-70
• 5.1 随机响应分析基本理论60-61
• 5.2 随机响应分析过程61
• 5.3 定义随机路面激励61-66
• 5.3.1 空间频率功率谱密度61-63
• 5.3.2 时间频率功率谱密度63-65
• 5.3.3 B/C级路面不平度激励65-66
• 5.4 B/C级路面激励下系统响应分析66-68
• 5.5 转向盘振动分析结果评价68-69
• 5.6 本章小结69-70
• 第六章 总结与展望70-72
• 6.1 总结70
• 6.2 展望70-72
• 参考文献72-75
• 攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况75

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7 杨，

本文编号：666482