发动机悬置参数优化

论文摘要

设计性能良好的发动机悬置系统可以减少发动机振动向车体的传递,降低车内噪声,改善整车舒适性,一直是汽车研究者和设计师关心的重要课题,也是研究、控制汽车振动和噪声,进行汽车自主开发设计的重要环节。设计性能良好的发动机悬置,可以有效控制发动机工作时激振力向底盘的传递,降低发动机和车辆的振动,减少发动机悬置系统传递给车身的力以及由此激发的车身钣金件和底盘相关零部件的振动噪声,从而提高汽车的耐久性和乘坐舒适性。目前的悬置系统优化设计主要有两类方法,一是传统的模态解耦法,该法主要通过调整动力总成悬置系统刚度矩阵,改变系统模态来控制系统在激励作用下的响应;二是直接以动态响应为目标,优化悬置的参数,降低动力总成与车身间的力传递。本文分别应用这两种方法,以长安公司某前置前驱式轿车的悬置系统为研究对象,对动力总成悬置系统的优化技术问题进行了全面分析和研究。主要包括以下几个方面的内容:①建立了用于模态解耦的动力总成悬置系统数学模型,针对研究对象进行了扰动力频率分析并对动力总成悬置系统的频率进行了合理的布置。应用能量法解耦理论对悬置系统进行解耦设计,达到了动力总成悬置系统模态解耦的效果。②分析了发动机干扰力(力矩)的主要成份,对整车NVH影响以及传递途径,为建立动力学分析模型提供激励数据。其中包括干扰力(力矩)计算公式的简化、利用Matlab软件对计算程序的编写、动力学模型中发动机激励的施加方式等。③建立了发动机动力总成悬置系统多体体动力学分析模型,并将该模型在激振力(力矩)作用下的响应与实际测量的同类结果进行对比,校验模型的正确性。其中也研究了动力总成橡胶悬置、液压悬置的物理建模和数学建模方法及在Adams软件中的实现。④在上述研究基础上,以悬置刚度、安装方位及液压悬置力学模型参数为优化变量,在优化变量边界约束和频率约束条件限制下,以降低各悬置的加速度为优化目标,对悬置系统进行动态响应优化,并对位移和动反力响应进行检验。各种优化方案的对比分析表明,本研究提出的基于等腰三角形布置方式,使三角形的形心大致位于质心,并使左悬置和右悬置所在平面与曲轴坐标系XZ平面平行的布置思想,对降低悬置系统的动态响应是非常有效的,达到了提高悬置系统隔振性能的效果。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 发动机悬置系统优化技术研究的意义
• 1.2 发动机悬置系统的发展历程
• 1.3 本文的研究内容与思路
• 2 发动机动力总成优化模型的建立
• 2.1 发动机动力总成解耦优化模型的建立
• 2.1.1 假设与简化
• 2.1.2 坐标系定义
• 2.1.3 动力总成悬置系统的自由振动微分方程的建立
• 2.1.4 动力总成悬置系统参数
• 2.1.5 原始参数向扭轴坐标系的转换
• 2.2 发动机动力总成动态优化模型的建立
• 2.2.1 发动机激励的确定
• 2.2.2 橡胶悬置和液压悬置的力学模型及其Adams实现
• 2.2.3 动力学模型的建立
• 2.3 发动机动力总成动态优化模型的验证
• 3 发动机动力总成解耦优化
• 3.1 概述
• 3.2 发动机动力总成解耦优化设计
• 3.2.1 能量法解耦设计
• 3.2.2 原动力总成悬置系统的固有特性和振型能量分布
• 3.2.3 动力总成悬置系统解耦优化设计
• 3.3 发动机动力总成解耦优化结果动态响应评价
• 3.4 小结
• 4 发动机动力总成动态优化
• 4.1 概述
• 4.2 动力总成悬置系统的动态优化计算
• 4.2.1 目标函数、约束条件和设计变量的确定
• 4.3 优化方案及结果对比分析
• 4.3.1 优化方案1
• 4.3.2 优化方案2
• 4.3.3 优化方案3
• 4.4 小结
• 5 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• 附录1:往复惯性力计算程序
• 附录2:燃气爆发压力产生的颠覆力矩计算程序
• 附录3:长安某发动机的燃烧爆发压力值