基于动反力最小的发动机悬置系统的减振优化设计

论文摘要

发动机悬置系统是汽车的主要振动源之一,为了减小发动机悬置系统的振动对乘坐舒适性的影响,本文在综合国内外研究状况的前提下,根据课题的实际背景,进行了如下的研究工作：通过对单缸发动机、多缸发动机的激励分析,找出发动机振动的自身的激振源。接着论述了发动机悬置系统中位置参数、惯性参数、刚度参数的获取方法以及悬置元件的动、静态特性,然后利用前面得到的悬置系统的参数,把发动机简化为刚体,建立了发动机悬置系统的数学模型。利用软件PRO/E建立了发动机悬置系统的几何模型,利用软件HYPERMESH对几何模型进行有限元网格的划分,建立了发动机悬置系统的有限元模型。把建立好的有限元模型导入软件ANSYS中,进行模态分析,提取发动机悬置系统的六阶模态频率和模态振型并进行分析。最后,详细探讨了各种解耦理论,在本课题的悬置系统优化设计中采用的是能量解耦理论。本论文的核心部分,就是在详细探讨了各种优化方法优缺点的基础上,以发动机悬置系统悬置元件处的支撑反力最小为目标函数,以悬置元件的刚度参数、位置参数为设计变量,以耦合程度、悬置元件的刚度参数、位置参数、频率匹配为约束条件建立了发动机悬置系统的优化模型,进行优化,并对优化结果进一步的分析。通过对发动机悬置系统的减振优化设计,改善了汽车乘坐的平顺性和舒适性。这充分证明了该优化的正确和合理性,对汽车发动机悬置系统的设计和改进提供依据,并对汽车生产厂家缩短开发周期,提高设计的成功率,增强市场竞争能力具有非常重要的现实意义,同时课题的研究拓宽了隔振理论的应用,有一定的学术价值。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究的背景及意义
• 1.2 国内外相关领域的研究状况
• 1.2.1 橡胶悬置的研究状况
• 1.2.2 液压悬置的研究状况
• 1.3 本课题研究的内容和方法
• 第2章 发动机悬置系统的激励分析
• 2.1 单缸发动机的激励源分析
• 2.1.1 单缸发动机气缸中的气体压力
• 2.1.2 单缸曲柄连杆机构的运动分析
• 2.2 多缸发动机的激励分析
• 2.3 本章小结
• 第3章 发动机悬置系统模型的建立
• 3.1 发动机悬置系统的基本参数的获取
• 3.1.1 发动机悬置系统的位置参数的获取
• 3.1.2 悬置系统惯性参数的获取
• 3.2 发动机悬置系统悬置刚度特性参数的获取
• 3.2.1 发动机悬置系统在整车上的布置形式
• 3.2.2 橡胶减振块的结果形式及功能
• 3.2.3 橡胶悬置的静特性
• 3.2.4 橡胶悬置的动特性
• 3.2.5 橡胶悬置的力学模型
• 3.3 发动机悬置系统的动力学模型及方程
• 3.3.1 发动机悬置系统的动力学模型
• 3.3.2 发动机悬置系统的动力学方程
• 3.4 本章小结
• 第4章 悬置系统的固有特性计算分析
• 4.1 发动机悬置系统的固有特性计算的理论分析
• 4.2 发动机悬置系统在怠速工况下的响应计算的理论分析
• 4.3 发动机刚体的几何模型和有限元模型
• 4.3.1 发动机的几何模型
• 4.3.2 发动机悬置系统的有限元模型
• 4.4 发动机悬置系统的固有特性
• 4.5 本章小结
• 第5章 发动机悬置系统的优化设计
• 5.1 坐标系的选取
• 5.2 发动机悬置系统的解耦理论
• 5.2.1 模态解耦理论
• 5.2.2 针对惯性力的解耦理论
• 5.2.3 针对惯性力矩的解耦理论
• 5.2.4 同时针对惯性力和惯性力矩的解耦理论
• 5.2.5 能量解耦理论
• 5.3 发动机悬置系统的减振优化设计方法
• 5.4 发动机悬置系统的减振优化设计
• 5.4.1 目标函数的选取
• 5.4.2 设计变量的选取
• 5.4.3 约束条件的选取
• 5.4.4 优化方法的选取
• 5.4.5 优化的数学模型
• 5.4.6 优化设计计算
• 5.5 优化结果及对比分析
• 5.6 本章小结
• 第6章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间发表论文