汽车弹性悬挂系统动态分析与改进设计

论文摘要

汽车弹性悬挂系统泛指汽车中的一类弹性连接装置,其中包含着弹性元件与阻尼元件,用以在被连接单元之间提供缓冲、吸能,并传递二者之间的力和力矩。在现代汽车中,弹性悬挂系统得到普遍应用。最为典型地,诸如动力总成悬置系统与悬架系统,它们与车辆乘坐的声振舒适性、平顺性、操纵稳定性等密切相关,是影响整车品质的重要因素,在现代车型设计中具有举足轻重的作用。事实上,针对汽车弹性悬挂系统的动态分析与改进设计已成为平台化、系列化车型开发流程中不可或缺的技术环节。本文在汽车工程相关理论指导下,综合运用虚拟样机、刚弹性耦合分析、响应面、优化设计理论及方法,并以具体车型动力总成悬置系统与悬架系统的设计开发为背景,针对汽车弹性悬挂系统动态分析与改进设计的关键技术进行研究。在提出工程应用型技术解决方案的同时,成功地解决了产品开发中的实际技术难题,为相关企业的产业化工作提供了直接的技术支持。具体研究内容主要包括:(1)弹性悬挂系统动态分析与改进设计的一般技术流程。包括弹性悬挂系统动态分析的基本理论与手段以及其改进设计的流程分析。(2)动力总成悬置系统优化设计。利用虚拟样机技术分别建立其刚体和刚弹性耦合模型,通过对比仿真分析分析了二者的异同,并在此基础上改进了该动力总成悬置系统。(3)悬架系统优化设计。虚拟样机建模中匮乏基础数据的估算,利用响应面技术对该虚拟样机的优化计算。在上述研究过程中,获得应用领域的一系列创新,主要如下:(1)针对弹性悬挂系统动态分析与改进设计一般技术流程的研究与应用,在国外多由相关企业实施,而真正具有应用价值的研究成果往往被纳入技术保密的范围。国内在该领域尚处于起步阶段,因此鲜有成熟资料可供借鉴,必须开展创新性的研究工作。本文以针对弹性悬挂系统动态分析与改进设计的理论与技术基础的深入理解为切入点,在把握其相关技术环节内在联系的基础上提出一般技术流程,并使之成为贯穿后续分析与设计研究的指导原则。(2)针对虚拟样机建模中基础数据缺乏问题,本文以车身转动惯量为例,通过对整车悬架系统的固有频率的测试,再结合最优化技术,提出了估算出车身转动惯量的方法。为解决虚拟样机建模中的基础数据的缺乏问题提供了思路。(3)在研究汽车悬架系统与整车操纵稳定性之间的关系时,由于虚拟样机的繁杂而限制了直接对其优化的可能性。本文以车轮定位参数与整车回转性能之间关系为例,引入响应面技术,通过仿真试验建立了车轮定位参数与转向回正特性之间的响应面模型,并根据该响应面模型实施了优化,解决了某型军用特种车辆车转向回正不足的问题。(4)在虚拟样机的构建中,将刚弹性耦合建模方法引入动力总成悬置系统,提出了由发动机引起车内低频噪声的分析方法,并提出了动力总成悬置系统的优化方法,并依托优化设计的理论计算结果提出具有工程实用价值的动力总成悬置系统改进设计技术方案。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 技术现状分析
• 1.2.1 动力总成悬置系统
• 1.2.2 悬架系统
• 1.3 研究手段、目标及关键问题
• 1.4 工作内容与主要成果
• 第二章 弹性悬挂系统动态分析与改进设计的一般技术流程
• 2.1 引言
• 2.2 理论与技术基础
• 2.2.1 虚拟样机技术
• 2.2.2 刚弹性耦合建模方法
• 2.2.3 响应面法的基本原理
• 2.3 弹性悬挂系统改进设计的一般技术流程
• 2.3.1 弹性悬挂系统改进设计的总体流程
• 2.3.2 基础数据获得流程
• 2.3.3 初步建模流程
• 2.3.4 目标函数的确立流程
• 2.4 本章小结
• 第三章 动力总成悬置系统的动态分析与改进设计
• 3.1 引言
• 3.2 动态分析
• 3.2.1 多刚体模型
• 3.2.2 刚弹性耦合模型
• 3.2.3 模型对比
• 3.3 基于刚弹耦合分析的优化设计
• 3.3.1 动力总成悬置系统影响因素
• 3.3.2 优化目标
• 3.3.3 优化变量
• 3.3.4 约束条件
• 3.3.5 虚拟样机的优化
• 3.3.6 对车架共振频率的处理
• 3.4 本章小结
• 第四章 悬架系统优化设计
• 4.1 引言
• 4.2 动态分析
• 4.2.1 初步的建模
• 4.2.2 虚拟样机的基础数据的校正与估算
• 4.3 优化设计与改进
• 4.3.1 悬架参数与转向回正之间的关系
• 4.3.2 转向盘稳定时间与车身残留横摆角速度的计算
• 4.3.3 优化模型的建立
• 4.3.4 计算分析
• 4.4 本章小结
• 第五章 全文总结
• 5.1 本文工作总结
• 5.2 今后研究方向
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文、获奖情况及参加的科研情况