悬架橡胶衬套对汽车平顺性影响的多体动力学研究

发布时间：2017-09-01 21:45

  本文关键词：悬架橡胶衬套对汽车平顺性影响的多体动力学研究

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【摘要】：随着汽车行业的不断发展,人们对于车辆在环保、节能舒适程度以及行驶稳定性方面的要求比以前更高。悬架的导向系统在与车身连接的铰接点处广泛采用橡胶衬套进行弹性连接,这是由于橡胶衬套能够在不改变低频段隔振性能的基础之上,极大程度地提高悬架系统处于高频段的隔振性能,还能够在一定程度上减小因路面不平整而造成的车辆内部噪声,同时具备弹性特征和衰减特征等优点。因此,橡胶衬套已经成为车辆不可缺少的一个组成元件。本文以某轿车为研究对象,以提高汽车平顺性和操纵稳定性为目标,对橡胶衬套参数进行优化,完成了以下几个方面的研究:首先,对几种常见的超弹性本构模型进行介绍,根据材料的单轴拉伸试验数据,利用非线性最小二乘法计算各个本构模型的方程系数,拟合悬架橡胶衬套材料应力-应变关系曲线并与试验曲线对比,选择最为合适的橡胶材料超弹性本构模型;利用有限元仿真获得橡胶衬套其余各方向刚度曲线,根据试验数据对橡胶衬套随激励频率和振幅变化的动态特性进行讨论;其次,对比分析三种目前广泛应用的橡胶衬套数学模型,根据课题的实际需要选用了一种弹性力单元、粘弹力单元与摩擦力单元相叠加的橡胶衬套参数化模型,根据试验数据对橡胶衬套模型进行参数识别,该模型可以反映出激励频率和激励振幅对橡胶衬套力学性能的影响,更接近真实情况;再次,借助ADAMS软件的GFOSUB用户子程序将所建立的高精度橡胶衬套模型导入悬架模型中,建立考虑非线性橡胶衬套的麦弗逊悬架刚柔耦合多体动力学模型,对比考虑非线性橡胶衬套和不考虑橡胶衬套的悬架系统KC特性,并建立整车多体动力学模型,对其进行平顺性和操纵稳定性仿真;最后,在整车多体动力学模型的基础上,以底盘垂向加速度均方根值和方向盘阶跃输入仿真获得的车身侧倾角为优化目标,选用合适的多目标优化算法,对橡胶衬套参数进行优化,以提高整车平顺性和操纵稳定性。
【关键词】：橡胶衬套 悬架 多体动力学 非线性 多目标优化
【学位授予单位】：北京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U463.33
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-17
• 1.1 本论文研究的目的和意义10-11
• 1.2 国内外研究现状及发展趋势11-16
• 1.2.1 橡胶黏弹性模型11-13
• 1.2.2 悬架K&C特性13-14
• 1.2.3 多目标优化算法研究现状14-16
• 1.3 课题主要研究内容16-17
• 第2章 橡胶衬套动静态力学特性研究17-28
• 2.1 悬架中橡胶衬套简介17-18
• 2.2 橡胶衬套的静态力学特性研究18-25
• 2.2.1 橡胶材料超弹性本构模型基本理论18-20
• 2.2.2 橡胶衬套有限元分析20-23
• 2.2.3 橡胶衬套静态特性试验23-24
• 2.2.4 其他方向刚度曲线24-25
• 2.3 橡胶衬套的动态力学特性25-27
• 2.4 本章小结27-28
• 第3章 橡胶衬套数学模型的建立28-39
• 3.1 橡胶衬套典型力学分析模型28-34
• 3.1.1 Kelvin-Voigt模型28-30
• 3.1.2 Maxwell模型30-32
• 3.1.3 BERG模型32-34
• 3.2 橡胶衬套数学模型的建立34-35
• 3.2.1 弹性力单元34
• 3.2.2 粘弹力单元34-35
• 3.2.3 摩擦力单元35
• 3.3 模型参数识别35-37
• 3.3.1 摩擦力单元的参数识别36
• 3.3.2 弹性力单元的参数识别36
• 3.3.3 粘弹性单元的参数识别36-37
• 3.4 衬套模型试验验证37-38
• 3.5 本章小结38-39
• 第4章 整车刚弹耦合仿真模型的建立39-60
• 4.1 橡胶衬套参数化模型在ADAMS/Car中的应用39-40
• 4.2 悬架K&C特性仿真模型的建立40-44
• 4.2.1 麦弗逊前悬架模型40-42
• 4.2.2 转向子系统模型的建立42-43
• 4.2.3 轮胎子系统模型的建立43-44
• 4.3 前悬架总成建模及K&C特性仿真44-49
• 4.3.1 平行轮跳动（K特性）44-46
• 4.3.2 反向轮跳动（K特性）46-47
• 4.3.3 同向侧向力加载（C特性）47-48
• 4.3.4 同向回正力矩加载（C特性）48
• 4.3.5 同向纵向力加载（C特性）48-49
• 4.4 整车虚拟样机的建立49-53
• 4.4.1 后悬架系统模型49
• 4.4.2 车身系统模型49-50
• 4.4.3 路面模型50-53
• 4.4.4 整车模型的建立53
• 4.5 整车操纵稳定性仿真53-58
• 4.5.1 转向盘转角阶跃输入53-54
• 4.5.2 稳态回转54-55
• 4.5.3 蛇行试验55-58
• 4.6 整车平顺性仿真58
• 4.6.1 仿真条件58
• 4.6.2 仿真结果58
• 4.7 本章小结58-60
• 第5章 橡胶衬套刚度多目标优化60-71
• 5.1 橡胶衬套刚度灵敏度分析60-62
• 5.1.1 灵敏度分析方法概述60-61
• 5.1.2 灵敏度计算方法61
• 5.1.3 灵敏度分析61-62
• 5.2 橡胶衬套多目标参数优化62-67
• 5.2.1 多目标遗传优化算法62-64
• 5.2.2 目标函数的确定64
• 5.2.3 优化变量的选择64-65
• 5.2.4 约束条件的确定65-66
• 5.2.5 优化模型的建立66-67
• 5.3 优化结果67-70
• 5.4 本章小结70-71
• 第6章 全文总结与展望71-73
• 6.1 全文总结71
• 6.2 研究展望71-73
• 参考文献73-77
• 攻读学位期间发表论文与研究成果清单77-78
• 致谢78

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本文编号：774524