汽车燃油箱降噪的稳健设计优化

论文摘要

随着汽车工业的不断发展,汽车上的振动与噪声问题日益受到关注。本文阐述一种鲜为人知的燃油箱低频噪声——燃油晃动噪声。汽车燃油箱是用来储存汽油供发动机燃烧的装置,一般由薄壁金属或塑料制造而成。燃油晃动噪声是在车辆行驶过程中,由于燃油在油箱当中晃动引起箱壁振动并传递到乘客舱内的噪声。在装备有新一代动力总成的某型乘用车上,这种噪声更为明显。由于这种扰人的燃油晃动噪声,该车型的销售受到一定影响。从实际需求出发,本文所研究的车型是一款商务车,与一般轿车的布置形式不同,该车的燃油箱的长边与行驶方向一致,这就导致了油箱内燃油的晃动行程增大,在车辆制动过程中,燃油所积聚的动能较一般轿车要大很多,从而使得液体撞击油箱壁面所产生的振动加大,因而引起明显的燃油晃动低频噪音。对于这个具体问题的解决,难点在于如何系统的分析问题,选取最佳的设计方案,以求平衡成本、性能和其他客户关注。而如何通过数学模型的提取、简化,通过实验设计进行稳健性优化,也是该问题的另一个难点。本文首先从噪声和振动的原理出发,详细分析了汽车燃油晃动噪声产生和传递的机理。在此基础上,从零部件设计到整车集成的不同角度提出了多种解决方案,从噪声的源头和传递路径上进行降噪处理。同时,本文引入了六西格玛设计的方法,利用稳健设计的理念,对该问题进行系统性的稳健设计优化。六西格玛设计（DFSS）是一种产品质量稳健设计的方法。它不是对现有产品或流程的改进,它是要求从产品或流程的设计初期就达到六西格玛的质量水平。六西格玛设计是从顾客需求出发,对新产品/新流程进行稳健设计、使产品/流程在低成本下实现六西格玛质量水平,满足顾客需求。运用六西格玛设计,I-D-D-O-V的流程（问题识别、需求定义、开发概念、优化设计、验证效果）,来优化燃油晃动噪声,是要求一开始就从顾客需求出发,运用质量功能展开来分析顾客需求,在低成本的前提下设定合理的工程目标,然后开发概念,建立优化模型,设定控制因子和噪声干扰,对系统进行稳健评估,使整个系统在满足要求的同时,不受其他干扰因素的影响。DFSS设计流程环环相扣,一步接一步,目标就是要在低成本的前提下,最大限度的满足顾客需求。同时,开发出来的概念是稳健的,使其受其他干扰因素的影响最小,最后要验证设计,验证是否满足前期设定的目标,满足顾客需求。整个设计流程就是一个封闭的环,摆脱了以往设计过程中上下游的沟通不畅,不能很好的贯彻设计意图的弊端,造成很多设计浪费和增加成本。本次问题分析和解决的过程遵循了六西格玛设计的I-D-D-O-V五个阶段,期间利用了CAE作为分析工具,优化设计了油箱形面设计,最后的验证证明了此次优化的有效性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题来源与研究背景
• 1.2 六西格玛设计方法概述
• 1.2.1 六西格玛概述
• 1.2.2 六西格玛改进
• 1.2.3 六西格玛设计
• 1.3 汽车油箱噪声与振动概述
• 1.3.1 汽油油箱结构和功能简介
• 1.3.2 汽车噪声与振动的主要问题
• 1.3.3 分析软件简介
• 1.4 国内外研究现状
• 1.5 本章小结
• 第二章 燃油晃动噪声成因分析
• 2.1 燃油晃动噪声的机理分析
• 2.1.1 燃油晃动噪声的分类
• 2.1.2 第一类噪声的分析和解决
• 2.1.3 第二类噪声的分析和解决
• 2.2 燃油晃动噪声的评价方式
• 2.2.1 燃油晃动噪声的主观评价
• 2.2.2 燃油晃动噪声的客观评价
• 2.2.3 燃油晃动噪声的CAE 分析
• 2.3 燃油晃动噪声的解决方案
• 2.3.1 油箱结构优化
• 2.3.2 减震措施
• 2.3.3 车身结构
• 2.3.4 车内隔音
• 2.4 本章小结
• 第三章 基于六西格玛设计的开发流程
• 3.1 六西格玛设计的开发流程
• 3.1.1 识别机会
• 3.1.2 定义需求
• 3.1.3 完成概念设计
• 3.1.4 优化设计参数
• 3.1.5 验证设计
• 3.2 六西格玛开发的先进性分析
• 第四章 燃油箱防浪隔板设计优化
• 4.1 机会识别
• 4.2 定义需求
• 4.2.1 质量屋的开发流程介绍
• 4.2.2 客户呼声的收集
• 4.2.3 质量屋的搭建
• 4.3 概念选择
• 4.4 优化设计
• 4.4.1 优化设计基本概念
• 4.4.2 优化模型的建立
• 4.4.3 优化计算
• 4.5 确认设计
• 第五章 全文总结和展望
• 5.1 全文总结
• 5.2 燃油晃动噪声的研究展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间已发表或录用的论文