动力总成悬置系统的振动仿真分析及优化

论文摘要

随着科技的高速发展和人们生活水平的提高,人们对于汽车的乘坐舒适性也有了更高的要求。尤其是近年来汽车朝着大扭矩、轻量化方向发展趋势日渐明显,很大程度上恶化了轿车的振动特性,影响车辆的乘坐舒适性。作为汽车主要振动源和噪声源之一的动力总成悬置系统,它的优劣性直接决定了汽车NVH性能的好坏,其重要性越加明显,也受到越来越多设计人员的重视。根据发动机动力总成的各参数,对悬置系统的参数进行合理的匹配和优化,不仅可以有效改善汽车的乘坐舒适性,还能提高零部件和整车寿命。本文通过阅读归纳大量国内外文献,学习研究动力总成悬置系统的基本理论,以四缸四冲程的发动机三点悬置为例,运用ADAMS建立简化动力总成悬置系统模型。基于所建立模型,在ADAMS/View振动仿真,得到悬置及质心的加速度响应以及受力曲线。运用ADAMS/Vibration进行模态分析,获得悬置的能量分布、以及固有频率分布结果。将得到的振动仿真及模态仿真结果在后处理模块ADAMS/Postprocess显示出来,进行详细的分析。根据具体的分析结果,均以刚度为设计变量,根据不同的优化目标选用不同的优化方法进行优化。分别以固有频率匹配和能量解耦、支撑处动反力最小为优化目标进行优化设计。以固有频率和能量解耦为目标的优化,优化后各阶频率满足了动力总成悬置系统固有频率范围,同时能量耦合现象得到明显优化。以支撑处动反力最小为目标的优化设计,优化后动力总成悬置系统质心以及悬置元件Z向的加速度时域及频域均明显减小,悬置元件支撑处动反力也得到明显减小。两种方法均满足优化的目的,证明其优化方法的正确性以及可行性,本文运用新的视角,以ADAMS/Insight方法实现了能量解耦和固有频率的匹配,这对今后动力总成悬置系统隔振性能的研究有一定参考价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究的目的与意义
• 1.2 国内外研究现状及发展趋势
• 1.2.1 国外发展状况
• 1.2.2 国内发展概况
• 1.2.3 发动机悬置的问题
• 1.3 本文研究的主要内容
• 第2章 动力总成悬置系统基本理论
• 2.1 振源激振频率范围的确定
• 2.2 发动机振源分析
• 2.2.1 单缸发动机振源分析
• 2.2.2 四缸发动机的振源分析
• 2.3 隔振理论
• 2.3.1 来自发动机的励激
• 2.3.2 来自路面的激励
• 2.4 解耦理论
• 2.4.1 撞击中心法
• 2.4.2 刚度矩阵解耦
• 2.4.3 能量解耦法
• 2.5 本章小结
• 第3章 发动机悬置系统动力学模型的建立
• 3.1 ADAMS软件简介
• 3.2 悬置软垫的动力学模型
• 3.3 动力总成悬置的布置形式及特点
• 3.3.1 悬置点数
• 3.3.2 悬置软垫的布置形式
• 3.4 发动机悬置系统动力学方程的建立
• 3.4.1 动力总成悬置系统的动能
• 3.4.2 发动机悬置系统的势能
• 3.5 发动机悬置系统动力学模型的建立
• 3.6 本章小结
• 第4章 悬置系统振动及仿真分析
• 4.1 发动机悬置系统模态分析
• 4.2 悬置系统仿真分析
• 4.3 本章小结
• 第5章 悬置系统优化
• 5.1 参数化分析简介
• 5.1.1 设计研究
• 5.1.2 试验设计
• 5.1.3 优化设计
• 5.2 以固有频率的匹配和能量解耦作为优化目标
• 5.2.1 建立设计变量
• 5.2.2 设计目标的设定
• 5.2.3 试验设计及优化设计
• 5.3 以支撑处振动响应最小为优化目标
• 5.3.1 目标函数建立
• 5.3.2 约束条件
• 5.3.3 优化设计
• 5.4 本章小结
• 第6章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢