汽车动力总成悬置系统优化设计

论文摘要

众所周知,在现代汽车制造领域中,人们对汽车的性能和舒适度提出了越来越高的要求。近些年来,人们对节约资源和保护环境意识加强,汽车设计发展转向更轻,以减少材料消耗和降低燃油消耗量,为提高车辆的动力性性能,不断搭载转速更高的发动机,整车重量的减小和高转速发动机的使用同时也会导致汽车振动和噪声的增大。而在所有振动噪声源中,发动机为最主要的激励源,这就使我们在汽车设计中对悬置系统的设计提出了越来越高的要求。反过来说,我们对汽车动力总成悬置系统的优化设计也就是为了满足人们对现代汽车的种种需求。另外一个目的是对于发动机和其他部件的保护作用。好的设计方案能防止发动机在汽车行驶过程中和其他部件的碰撞,也能减少发动机自身的振动,对于延长发动机和其他部件的使用寿命也起着重要的作用。这两个方面也正是写本文的出发点和目的所在。汽车发动机是车辆振动噪声最主要的激励源,动力总成悬置系统的合理设计,不仅对整车的乘坐舒适性可以大大改善,同时对发动机及其周边关联零部件的可靠和耐久性有所提高。本课题以某改装柴油轿车的汽车动力总成悬置系统为对象,较全面的研究了汽车动力总成悬置系统的优化技术。在熟知悬置系统减振隔振的基本原理和优化设计的一般理论、原则和方法的条件下,推导出系统的振动微分方程。通过实验测量出该动力总成系统的质量、质心和惯量等性能参数,以及了解悬置在底盘上的实际布置后,在多体动力学分析软件ADAMS中建立起该悬置系统的动力学仿真计算模型。应用能量解耦法调用Insight模块对悬置刚度及其安装点位置进行了可视化的优化设计,优化后结果的仿真验证说明系统达到了较高的解耦程度。为验证建立的数学模型及优化结果的准确性,对悬置系统的传递特性进行了试验研究。实验验证,悬置系统优化后对该车辆振动能够起到较好的衰减和隔离作用。课题对悬置系统的隔振优化研究工作在实际工程应用上具有一定的实用价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 概述
• 1.2 汽车动力总成悬置
• 1.2.1 悬置作用
• 1.2.2 悬置理想动特性
• 1.2.3 动力总成悬置元件的发展
• 1.3 国内外悬置的研究状态
• 1.3.1 国外对悬置的研究现状
• 1.3.2 国内悬置研究现状
• 1.4 课题研究的背景及其意义
• 1.5 本章小结
• 第2章 动力总成振源及悬置系统
• 2.1 动力总成系统振源
• 2.1.1 发动机点火激扰
• 2.1.2 不平衡惯性力激扰
• 2.2 动力总成悬置系统布置形式
• 2.3 动力总成自由振动力学模型
• 2.4 悬置系统的隔振机理
• 2.5 悬置系统的设计原则及程序
• 2.5.1 系统六自由度解耦或部分解耦
• 2.5.2 撞击中心理论
• 2.5.3 系统固有频率的合理匹配
• 2.5.4 系统的振动传递率或支承处动反力最小
• 2.6 本章小结
• 第3章 动力总成悬置优化
• 3.1 动力总成动力学参数实验获取
• 3.1.1 动力学参数获取实验方案
• 3.1.2 实验测取的动力总成参数
• 3.2 多体动力学ADAMS软件
• 3.2.1 模块介绍
• 3.2.2 ADAMS分析流程
• 3.3 悬置系统优化设计
• 3.3.1 动力学模型的建立
• 3.3.2 悬置系统刚度优化
• 3.3.2.1 确定初始刚度
• 3.3.2.2 刚度优化过程
• 3.3.3 悬置安装位置优化
• 3.4 结果仿真验证
• 3.5 本章小结
• 第4章 悬置优化后试验验证
• 4.1 试验测试方案
• 4.2 评价指标
• 4.3 数据处理及结果分析
• 4.4 本章小结
• 结论
• 致谢
• 参考文献