基于整车振动控制的动力总成悬置系统设计方法

发布时间：2017-09-09 05:08

  本文关键词：基于整车振动控制的动力总成悬置系统设计方法

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【摘要】：汽车动力总成悬置系统是指动力总成与车架或车身之间的弹性连接系统,包括动力总成及各类型悬置元件,该系统的合理设计能够有效改善车内的振动与噪声性能。随着汽车NVH(Noise,Vibration and Harshness,振动,噪声及声振粗糙度)性能要求的不断提高,悬置系统在汽车NVH中的地位越来越突出。目前对动力总成悬置系统的设计方法大多基于对悬置子系统的设计和优化,未考虑动力总成的激振力、传递路径和基于最终目标(驾驶室内的振动和噪声)的优化,导致一些车型中出现了悬置系统与整车NVH性能匹配不佳的现象,尤其是近年来日益增多的三缸发动机车型。与四缸、六缸发动机相比,三缸发动机的平衡性较差,由发动机引起的车内振动和噪声较大。目前,基于整车振动与噪声控制的动力总成悬置系统的设计要求和设计方法研究尚属起步阶段,没有统一且完善的设计流程和要求,因此,本文对基于整车振动与噪声控制的悬置系统设计方法展开研究,以使整车NVH性能得到提升。本文的主要研究工作包括:1.建立了动力总成激振力的识别和验证方法。基于实验设计的方法,对识别过程中的重要参数,如动力总成质量参数、悬置安装位置和刚度参数、悬置与动力总成连接点的振动加速度和相位进行稳健性计算,分析各参数对识别结果的影响。动力总成激振力是计算车内振动与噪声的输入。2.建立了三缸发动机悬置系统的设计方法与分析技术。以三缸发动机为研究对象,分析了曲柄连杆机构的旋转惯性力和活塞组件的往复惯性力引起的发动机激振力和激振力矩,并与四缸、六缸发动机的激振力和力矩进行对比。详细阐述了三缸发动机的各种平衡机构,计算并对比分析了采用不同平衡机构和不同平衡方式时,发动机的激振力及悬置的动反力。提出了三缸发动机悬置系统匹配设计中对动力总成固有频率、能量分布及悬置传递力最小化的设计要求。以悬置静刚度和安装方位为设计变量,建立了三缸发动机悬置系统优化设计的目标函数,结合一计算实例给出了具有三缸发动机的动力总成悬置系统中橡胶悬置与液阻悬置的优化设计方法。3.考虑了悬置、悬架和车轮的刚度和阻尼,建立了由动力总成、车身和非簧载质量组成的13自由度汽车动力学分析模型。计算分析了不同模型对动力总成固有频率、能量分布计算结果的影响。提出了整车振动与噪声控制的动力总成悬置系统设计要求,通过测试各悬置到驾驶室座椅滑槽振动和车内噪声的传递函数,测试或计算的各悬置与车身连接点的力,结合给出的车内评价点振动、座椅滑槽振动和车内噪声的计算方法,建立了悬置刚度优化设计方法。在路面的激励下,基于车身评价点振动控制的要求,给出了液阻悬置动刚度和阻尼的确定原则与计算方法。
【关键词】：整车振动与噪声控制 动力总成悬置系统 三缸发动机 悬置刚度和阻尼优化 设计计算
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U464.13
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 第一章 绪论12-26
• 1.1 传统动力总成悬置系统的设计方法研究14-18
• 1.1.1 悬置系统布置形式的研究14-16
• 1.1.2 动力总成固有频率和能量分布的设计方法16-17
• 1.1.3 动力总成位移控制的设计方法17-18
• 1.2 基于整车振动控制要求的动力总成悬置系统研究18-22
• 1.2.1 动力总成激振力的识别方法研究19-21
• 1.2.2 三缸发动机悬置系统的设计21
• 1.2.3 基于整车振动控制的悬置系统设计21-22
• 1.3 课题研究背景和意义22-24
• 1.4 论文的研究内容24-26
• 第二章 动力总成激振力的识别方法研究26-41
• 2.1 前言26-27
• 2.2 激振力识别方法27-28
• 2.2.1 直接法27-28
• 2.2.2 悬置变形法28
• 2.3 激振力识别结果28-35
• 2.3.1 已知参数28-31
• 2.3.2 稳态工况下的激振力识别结果31-32
• 2.3.3 二挡WOT工况下的激振力识别结果32-35
• 2.4 激振力识别结果的稳健性分析35-40
• 2.4.1 稳健性分析方法35-36
• 2.4.2 主要参数的稳健性分析36-40
• 2.5 本章小结40-41
• 第三章 三缸发动机悬置系统的设计方法研究41-70
• 3.1 前言41
• 3.2 三缸发动机的激振力分析41-48
• 3.2.1 三缸发动机的激振力42-46
• 3.2.2 四缸和六缸发动机的激振力46-48
• 3.3 三缸发动机的平衡方式48-57
• 3.3.1 曲轴平衡机构48-50
• 3.3.2 一阶平衡轴机构50-52
• 3.3.3 二阶平衡轴机构52-55
• 3.3.4 缸体受到的不平衡惯性力总结55-57
• 3.4 三缸发动机悬置系统的设计方法57-60
• 3.4.1 悬置优化设计目标函数的建立57-59
• 3.4.2 设计变量及约束条件59-60
• 3.5 三缸发动机悬置系统优化计算实例60-69
• 3.5.1 已知参数60-61
• 3.5.2 三种平衡情况下发动机的激振力61-63
• 3.5.3 三缸发动机悬置系统设计结果63-69
• 3.6 本章小结69-70
• 第四章 基于整车振动控制要求的悬置系统设计方法70-92
• 4.1 引言70
• 4.2 基于整车振动与噪声控制的动力总成悬置系统设计要求70-71
• 4.3 考虑悬置系统的汽车13自由度分析模型71-79
• 4.3.1 基本定义71-72
• 4.3.2 动力总成的振动方程72-74
• 4.3.3 车身的振动方程74-77
• 4.3.4 非簧载质量的振动方程77-78
• 4.3.5 汽车13自由度动力学分析模型78-79
• 4.4 悬置激振力引起车内振动和噪声的计算79-81
• 4.4.1 车内评价点振动的计算79-80
• 4.4.2 车内振动和噪声的计算80-81
• 4.5 基于整车振动与噪声控制要求的动力总成悬置刚度和阻尼的计算81-84
• 4.5.1 悬置刚度优化设计目标函数的建立81-83
• 4.5.2 设计变量及约束条件83-84
• 4.6 基于整车振动与噪声控制要求的悬置系统设计实例84-91
• 4.6.1 已知参数84-87
• 4.6.2 动力总成刚体模态计算分析87-88
• 4.6.3 车内振动和噪声的计算结果88-90
• 4.6.4 液阻悬置阻尼的计算90-91
• 4.7 本章小结91-92
• 总结与展望92-95
• 参考文献95-104
• 攻读博士学位期间取得的研究成果104-106
• 致谢106-107
• 附件107

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 余卓平;王建;张立军;王欲峰;;燃料电池轿车动力总成悬置系统的优化设计[J];机械设计;2009年07期

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本文编号：818464