某客车动力总成悬置系统隔振性能分析与优化研究

发布时间：2017-09-11 18:49

  本文关键词：某客车动力总成悬置系统隔振性能分析与优化研究

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【摘要】：动力总成悬置系统是一个十分复杂的振动系统,其隔振性能的好坏直接影响着车辆的NVH性能。影响动力总成悬置系统隔振性能的因素很多,包括悬置元件的动态特性、悬置系统的模态匹配以及将动力总成视为弹性体时的模态特性、动力总成周围附件的动力学行为、车身骨架及悬置支架的动刚度等。橡胶悬置力学性能介于理想弹性材料和理想粘性材料的力学性能之间,采用Kelvin-voigt复刚度模型来描述橡胶悬置的力学性能;动力总成悬置系统并不是理想的刚体—弹性支承振动系统,根据经典隔振理论建立其六自由度刚体模型,在此基础上考虑车身弹性的影响。以工程实际问题为导向,利用LMS.test lab噪声振动测试分析系统对某客车动力总成悬置系统原地怠速状态下的振动加速度进行测试,根据测试结果分析了动力总成悬置系统的隔振性能,分析发现该客车动力总成悬置系统隔振性能不理想。为改善其隔振性能,从悬置系统模态特性和基础刚度特性两方面进行了分析和优化。模态分析包括实验模态分析和计算模态分析,本文利用LMS.test lab噪声振动测试分析系统对整车状态下的动力总成悬置系统进行实验模态分析;同时利用三线扭摆法复杂刚体动力学参数测试系统和MTS831.50弹性体测试系统等获取动力总成及悬置元件等的动力学参数,在MSC.ADAMS中建立悬置系统动力学模型,进行计算模态分析。通过模态分析发现了动力总成一阶垂向弯曲模态与发动机怠速高级激励耦合及动力总成悬置系统刚体模态匹配不合理的情况。针对动力总成一阶垂向弯曲模态与发动机高阶激励耦合的情况,采用在缓速器上增加质量,降低动力总成的一阶垂向弯曲模态频率,观察悬置系统隔振性能变化情况的方法,进行了实验验证和研究,效果较好。针对动力总成悬置系统刚体模态匹配不合理的情况,以动力总成悬置系统六个自由度上的主振动能量的加权和最大为目标,以各阶频率合理匹配为约束条件,对悬置元件的刚度、安装位置和角度等参数进行了优化,取得了较好的效果。基础刚度特性通过车身悬置接附点动刚度来表征。本文利用四端参数法推导了车身悬置接附点动刚度对悬置系统隔振性能的影响。利用HyperMesh建立了白车身有限元模型,采用RADIOSS软件中的模态频率响应分析模块计算悬置接附点的动刚度,计算结果显示悬置接附点动刚度不满足要求。为提升悬置接附点动刚度,根据动刚度和白车身自由模态分析结果对后段车架进行了结构优化,并将优化后的结构应用于该客车上。最后测试了车架优化后悬置系统的振动加速度,并通过对比优化前后悬置系统的隔振性能,验证了提升车身悬置接附点动刚度对改善悬置系统隔振性能的有效性和优化方案的可行性。
【关键词】：动力总成悬置系统 隔振性能 模态特性 刚度特性 优化研究
【学位授予单位】：厦门理工学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U464.13
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-11
• 第一章 引言11-19
• 1.1 研究背景及意义11
• 1.2 国内外悬置系统隔振技术研究进展11-16
• 1.2.1 国外研究进展概况12-13
• 1.2.2 国内研究进展概况13-16
• 1.2.3 发展趋势16
• 1.3 主要研究内容、技术路线及创新点16-18
• 1.3.1 主要研究内容16-17
• 1.3.2 技术路线17
• 1.3.3 创新点17-18
• 1.4 本章小结18-19
• 第二章 动力总成悬置系统概述19-31
• 2.1 动力总成悬置系统及其功能和特性要求19-20
• 2.2 橡胶悬置力学模型及布置形式20-22
• 2.2.1 橡胶悬置力学模型20-21
• 2.2.2 悬置布置形式21-22
• 2.3 动力总成悬置系统分析模型22-26
• 2.3.1 动力总成悬置系统建模假设及其六自由度模型22-23
• 2.3.2 动力总成悬置系统六自由度振动微分方程23-26
• 2.4 单自由度系统隔振理论26-28
• 2.5 动力总成悬置系统评价指标28-30
• 2.5.1 模态解耦率29
• 2.5.2 动力总成悬置系统固有频率匹配要求29-30
• 2.5.3 动力总成悬置系统加速度振级落差30
• 2.6 本章小结30-31
• 第三章 动力总成悬置系统初始隔振性能分析31-47
• 3.1 发动机激励频率分析31-32
• 3.2 悬置系统隔振性能测试与分析32-39
• 3.2.1 悬置系统隔振性能测试32-33
• 3.2.2 悬置系统隔振性能测试结果33-38
• 3.2.3 悬置系统隔振性能分析38-39
• 3.3 悬置系统实验模态分析39-43
• 3.3.1 实验设备及实验方案39-41
• 3.3.2 实验模态测试结果41-43
• 3.3.3 模态特性分析43
• 3.4 动力总成一阶垂向弯曲模态对悬置系统隔振性能的影响研究43-46
• 3.5 本章小结46-47
• 第四章 动力总成悬置系统动力学参数测试47-68
• 4.1 基于三线扭摆法的刚体惯性参数识别原理47-55
• 4.1.1 单轴转动惯量测试原理47-49
• 4.1.2 刚体惯性矩阵识别原理49-50
• 4.1.3 刚体转轴方位识别原理50-53
• 4.1.4 刚体质心坐标识别原理53-54
• 4.1.5 配重时的刚体质心投影54-55
• 4.2 刚体惯性参数测量及惯性参数合成55-60
• 4.2.1 试验方法及试验设备55-56
• 4.2.2 被测刚体坐标系定义56-58
• 4.2.3 测试结果58-59
• 4.2.4 动力总成惯性参数合成59-60
• 4.3 橡胶悬置及传动带刚度测试60-67
• 4.3.1 橡胶悬置刚度模型61-63
• 4.3.2 橡胶悬置动态特性测试63-65
• 4.3.3 传动带静刚度测试65-67
• 4.4 本章小结67-68
• 第五章 动力总成悬置系统刚体模态优化68-80
• 5.1 悬置系统动力学模型68-70
• 5.1.1 橡胶悬置模型69
• 5.1.2 动力总成模型69-70
• 5.1.3 动力总成前端附件系统模型70
• 5.2 悬置系统计算模态分析70-71
• 5.3 基于能量解耦的悬置系统优化研究71-74
• 5.3.1 优化设计目标71-72
• 5.3.2 优化设计变量72-73
• 5.3.3 约束条件73-74
• 5.4 优化结果74-79
• 5.4.1 悬置主轴动刚度优化结果74-76
• 5.4.2 悬置安装位置优化结果76-77
• 5.4.3 悬置安装角度优化结果77-78
• 5.4.4 传动带刚度优化结果78-79
• 5.5 本章小结79-80
• 第六章 车身悬置接附点动刚度分析及结构优化80-93
• 6.1 悬置接附点动刚度80-81
• 6.2 基于四端参数法的悬置系统振级落差分析81-82
• 6.3 有限元分析与优化82-86
• 6.3.1 有限元模型建立及边界条件设定82-83
• 6.3.2 动刚度分析结果83-84
• 6.3.3 车架结构优化84-86
• 6.4 优化后悬置系统隔振性能测试86-92
• 6.5 本章小结92-93
• 第七章 全文总结与研究展望93-96
• 7.1 主要工作及结论93-95
• 7.1.1 主要工作93-94
• 7.1.2 结论94-95
• 7.2 研究展望95-96
• 参考文献96-99
• 致谢99-101
• 个人简历101

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