非承载SUV驾驶室振动特性改进研究

发布时间：2017-08-29 10:23

  本文关键词：非承载SUV驾驶室振动特性改进研究

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【摘要】：非承载式车身结构是商用车和乘用车的一种重要承载形式,SUV车型中很重要的一类就采用了非承载结构。在整车性能方面,非承载SUV抗扭性和抗冲击性都比较好,但由于车架等部件的存在,发动机到驾驶室的振动传递路径变得更复杂,驾驶室的振动特性分析也必须考虑车架等因素。目前这方面的研究大都集中在商用车上,而关于SUV的研究相对较少,鉴于此,在对非承载SUV驾驶室振动特性进行分析时,应该建立一种方法体系,使得分析过程更加系统和完善。本文基于“发动机-动力总成悬置系统-车架-车身悬置-车身-驾驶员座椅导轨”的传递路径提出一种综合考虑各传递环节以改善驾驶室振动特性的方法──BTP方法(B:车身车架模态及车身悬置分析,T:特定的传递路径,P:动力总成悬置系统分析及优化),建立了方法体系,并针对各组成模块分别论述了车身结构计算模态与实验模态及动力总成悬置系统解耦原理等相关理论。将该方法应用到某非承载SUV驾驶室振动特性改善实例中,验证其可行性。在车身及车架传递环节,制定了计算模态与实验模态分析的技术路线,并据此建立白车身和车架的有限元模型,根据模态仿真结果布置激励点和悬挂点等,对二者进行模态实验,确定动态特性参数,通过对比仿真与实验结果验证模型的正确性。在此基础上分析二者的固有频率及发动机怠速激振频率的耦合情况,提出了对白车身进行频率调整优化的措施,消除了白车身低阶频率与其他频率耦合的现象。应用BTP方法对动力总成悬置系统传递环节进行了分析,制定了悬置支架分析的技术路线,在建立悬置支架仿真模型后对其进行了刚度和频率分析,判断其是否符合工程应用的要求;制定了悬置系统解耦分析及优化的技术路线,建立系统的动力学及数学模型,计算解耦率发现,除X和RYY之外其他自由度的解耦率均偏低。利用能量解耦理论,以各阶模态动能百分比之和最大为目标建立优化模型。在仿真验证优化结果正确性后制造出新的悬置系统样件,并对优化前后的实车进行振动水平测试,通过数据对比发现不同工况下座椅导轨处的振动总值均有下降,如在转速1000和2500rpm时分别降低了42.2%和32.9%,验证了优化效果,同时也验证了BTP方法的系统性和实用性。
【关键词】：非承载 驾驶室 振动特性 动力总成悬置 车身模态 解耦
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U463.81
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 绪论11-21
• 1.1 课题的研究背景及意义11-13
• 1.2 国内外研究状况13-19
• 1.2.1 传递路径分析技术研究状况13-14
• 1.2.2 结构模态分析技术研究状况14-15
• 1.2.3 车身悬置优化方法研究状况15-16
• 1.2.4 动力总成悬置系统优化方法研究状况16-19
• 1.3 本文的研究内容及课题来源19-21
• 1.3.1 本文研究内容19-20
• 1.3.2 课题工程实例来源20-21
• 第二章 基于特定传递路径的改善驾驶室振动特性的BTP方法21-36
• 2.1 基于特定传递路径改善驾驶室振动特性的BTP方法的提出21-24
• 2.1.1 车身车架模态及车身悬置分析优化模块（B模块）的功能23
• 2.1.2 动力总成悬置系统分析及优化模块（P模块）的功能23-24
• 2.2 车身车架结构模态及车身悬置分析基本方法24-28
• 2.2.1 实验模态测量及分析25
• 2.2.2 计算模态分析25-28
• 2.2.3 车身悬置分析28
• 2.3 动力总成悬置系统分析方法28-35
• 2.3.1 动力总成悬置系统的形式和特点28-30
• 2.3.2 动力总成悬置系统隔振原理30-31
• 2.3.3 动力总成悬置系统解耦31-33
• 2.3.4 动力总成参数测量33-35
• 2.4 本章小结35-36
• 第三章 SUV实例车的车架及白车身动态特性分析36-49
• 3.1 车架及白车身的模态仿真与实验分析技术路线36-39
• 3.1.1 计算模态分析流程37-38
• 3.1.2 实验模态分析流程38-39
• 3.2 车架模态仿真及实验分析39-44
• 3.2.1 车架计算模态39-41
• 3.2.2 车架模态实验41-44
• 3.3 白车身模态仿真及实验分析44-48
• 3.3.1 白车身计算模态44-45
• 3.3.2 白车身模态实验45-48
• 3.4 本章小结48-49
• 第四章 SUV实例车发动机激振频率与车身结构模态的耦合分析及优化49-58
• 4.1 发动机激振频率与车身结构模态的耦合分析及优化技术路线49-50
• 4.2 发动机怠速激振频率与车身结构模态的耦合分析50-51
• 4.3 白车身灵敏度分析51-53
• 4.3.1 白车身灵敏度分析流程51-52
• 4.3.2 白车身灵敏度分析结果52-53
• 4.4 白车身尺寸优化设计53-57
• 4.4.1 白车身尺寸优化模型的建立53-54
• 4.4.2 白车身尺寸优化结果54-57
• 4.5 本章小结57-58
• 第五章 SUV实例车的动力总成悬置系统分析及解耦优化58-81
• 5.1 动力总成悬置支架有限元分析58-61
• 5.1.1 动力总成悬置支架分析与优化流程58-59
• 5.1.2 动力总成悬置支架刚度和频率分析59-61
• 5.2 动力总成悬置系统解耦率分析61-65
• 5.2.1 动力总成悬置系统解耦率分析及优化流程61-63
• 5.2.2 动力总成悬置系统动力学建模及仿真63-64
• 5.2.3 动力总成悬置系统频域仿真结果及解耦率分析64-65
• 5.3 动力总成悬置系统的解耦优化65-68
• 5.3.1 动力总成悬置系统优化模型的建立65-67
• 5.3.2 动力总成悬置系统的解耦优化结果67-68
• 5.4 动力总成悬置系统解耦优化结果的仿真及实验验证68-79
• 5.4.1 优化结果的仿真验证68-70
• 5.4.2 优化结果的实验验证及优化前后驾驶室振动特性的对比70-79
• 5.5 本章小结79-81
• 总结与展望81-83
• 论文总结81-82
• 研究展望82-83
• 参考文献83-87
• 附录1 解耦率计算程序87-89
• 附录2 解耦优化的目标函数程序89-92
• 附录3 解耦优化的约束函数程序92-95
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果95-96
• 致谢96-97
• 答辩委员会对论文的评定意见97

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