动力总成悬置系统隔振研究与优化设计

论文摘要

发动机是汽车的主要振动与噪声源之一，发动机与汽车车身通过悬置系统联接，因此合理设计悬置系统的隔振性能能提高整车的乘坐舒适性与行驶平顺性、降低车内外振动与噪声、延长发动机和其他部件的使用寿命。本文通过阅读大量的文献，对国内外悬置系统的研究进行了总结概况，分析了悬置元件与悬置系统设计的一些基本设计要求和设计准则。通过试验测得了动力总成悬置系统的质量特性参数，包括动力总成的质量、质心的位置、转动惯量与惯性积，通过橡胶特性试验台测得了各悬置元件的三向刚度，并且测量了悬置元件相对于动力总成质心的坐标参数。通过试验分析了某车型悬置系统的隔振性能。建立了动力总成悬置系统的动力学模型，对悬置系统进行模态分析，在模态分析的基础上通过解耦率来评价悬置系统的隔振性能的优劣，另一方面从试验的角度以传递率来评价悬置系统的隔振性能。根据撞击中心理论与扭矩轴理论编写了悬置安装位置评价程序。以解耦率和各悬置支反力幅值之和最小为目标函数，通过合理限制六个固有频率的范围来对悬置系统的刚度、安装位置进行优化，并且通过MATLAB编制了适用于悬置系统计算与优化的通用程序。通过ADAMS多刚体动力学软件验证了MATLAB计算模型的正确性，并且模拟了优化前后悬置系统在怠速情况下的极限位移情况、各悬置的受力情况，为动力总成的安装限位提供参考。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 动力总成悬置系统国内外研究进展
• 1.2.1 悬置元件的发展状况
• 1.2.2 悬置系统优化设计理论发展状况
• 1.3 课题来源及研究内容
• 1.4 本章小结
• 第二章 动力总成悬置系统模型的建立
• 2.1 动力总成悬置系统的设计理论
• 2.1.1 动力总成悬置系统的功能
• 2.1.2 动力总成悬置系统的布置方式
• 2.1.3 动力总成悬置系统的解耦设计
• 2.2 发动机激励分析
• 2.2.1 单缸机受力分析
• 2.2.2 四缸机激励分析
• 2.2.3 动力总成激励频率分析
• 2.3 动力总成悬置系统的动力学模型的建立
• 2.3.1 橡胶悬置元件的动力学模型
• 2.3.2 动力总成悬置系统的动能分析
• 2.3.3 动力总成悬置系统的势能分析
• 2.3.4 动力总成悬置系统的耗散能分析
• 2.3.5 动力总成悬置系统的数学模型
• 2.4 本章小结
• 第三章 动力总成悬置系统参数测量及隔振试验研究
• 3.1 动力总成参数的测量
• 3.1.1 动力总成质量
• 3.1.2 动力总成质心的位置
• 3.1.3 动力总成的转动惯量及惯性积
• 3.1.4 悬置参数的测量
• 3.2 动力总成悬置系统固有特性的计算
• 3.3 某车型悬置系统试验研究及隔振性能分析
• 3.3.1 汽车振动与噪声的评价
• 3.3.2 试验工况
• 3.3.3 测点布置
• 3.3.4 测试系统
• 3.3.5 振动加速度均方根值分析
• 3.3.6 振动加速度频谱分析
• 3.3.7 悬置布置位置评价
• 3.4 本章小结
• 第四章 动力总成悬置系统优化分析
• 4.1 优化设计变量
• 4.2 优化设计目标函数
• 4.2.1 能量解耦率目标函数
• 4.2.2 悬置处动反力目标函数
• 4.2.3 振动传递率目标函数
• 4.3 优化设计约束条件
• 4.3.1 频率约束
• 4.3.2 刚度约束
• 4.3.3 位置约束
• 4.4 SQP 优化及求解
• 4.4.1 刚度优化
• 4.4.2 刚度与位置优化
• 4.5 本章小结
• 第五章 动力总成悬置系统仿真分析
• 5.1 动力总成模型的建立
• 5.1.1 模型的建立
• 5.1.2 模型的验证
• 5.2 动力总成悬置系统固有特性仿真分析
• 5.3 动力总成悬置系统怠速振动仿真分析
• 5.3.1 怠速动力总成运动模拟
• 5.3.2 怠速悬置动反力模拟
• 5.4 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢