前置后驱动汽车的整车振动耦合研究

论文摘要

2008年金融危机席卷全球之后，中国汽车行业迎来了近几年的高速发展。从2006年到2011年，中国乘用车销售量总体呈上升趋势，2011年国内乘用车保有总数更是超过5000万。在这种不断进取的消费需求特征下，汽车产品开发跟随“安全、节能、环保、智能化”技术路线的同时，发展模式也更加注重品质的提升。其中提升乘坐舒适性的呼声也逐渐高涨，这就要求对汽车整车振动进行研究。国内外学者对单方向汽车振动研究较多，而其车整车振动耦合方面的研究则相对较少。本文研究前置后驱汽车整车振动耦合，主要工作是建立比较符合实际情况的整车振动模型，采用韦尔奇（welch）方法建立发动机激励简化模型，首先单独考虑路面随机激励的汽车整车振动耦合仿真，对整车振动耦合影响因素进行分析；然后同时输入路面激励和发动机激励，进行汽车整车振动耦合仿真分析，针对影响汽车振动耦合的参数进行分析。论文的主要内容为：（1）前置后驱动汽车整车振动耦合模型建立结合论文研究方向，基于一定的假设，根据前置后驱汽车的实际布置形式，建立符合实际情况的1/4汽车九自由度系统振动耦合力学模型，该模型包括车身、驱动轮与驱动桥、车体等部件，综合考虑了汽车的垂直振动、纵向振动和动力传动系扭转振动。建立汽车垂直振动、纵向振动及传动系扭转振动三者之间相互的激振关系，根据拉格朗日方法推导数学模型。（2）前置后驱动汽车整车振动耦合频域求解方法研究对前置后驱动汽车整车振动耦合数学模型进行分析与分解，基于傅里叶变换推导相应的频率响应特性和幅频特性，求出不同激励下振动响应的均方根值，为整车振动耦合仿真及参数变化影响分析提供理论基础。（3）前置后驱动汽车整车振动耦合仿真及参数变化影响分析采用某前置后驱动汽车参数，对汽车固有特性进行求解，分析了各固有频率所对应的振动形式。基于推导的频域求解理论，编制仿真程序，在路面单独激励下，对前置后驱动汽车整车振动耦合进行仿真，分析路面等级、车速变化对整车振动的影响。在路面和发动机联合激励下，对前置后驱动汽车整车振动耦合进行了仿真，分析路面等级、车速变化对整车振动的影响。在路面单独激励、路面和发动机联合激励下，考虑悬架刚度、轮胎刚度及汽车载荷等参数变化对前置后驱动汽车整车振动耦合的影响，比较路面单独激励、路面和发动机联合激励对整车振动耦合的影响。本文结合前置后驱汽车的发展现状，对整车振动耦合进行研究，建立了1/4整车振动耦合力学模型，确定了整车振动耦合激励，从而建立振动耦合的数学模型；在频域内研究整车振动耦合求解方法，得到了系统振动的频率响应特性、幅频特性及振动响应功率谱密度、均方根值的计算公式；对单独路面激励、路面与发动机联合激励下的前置后驱汽车进行整车振动耦合仿真及参数影响变化分析，得出了悬架、轮胎等参数对振动耦合影响的相关结论，为汽车性能的改善提供理论参考。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 前置后驱动汽车整车振动耦合研究背景及意义
• 1.1.1 前置后驱动汽车国内外发展现状
• 1.1.2 前置后驱动汽车振动耦合研究意义
• 1.2 汽车整车振动耦合研究现状分析
• 1.2.1 汽车整车振动耦合研究对象
• 1.2.2 汽车单方向振动研究现状
• 1.2.3 汽车整车振动耦合研究现状
• 1.3 本文主要研究工作
• 第2章 前置后驱动汽车整车振动耦合模型建立
• 2.1 前置后驱动汽车整车振动耦合力学模型
• 2.1.1 基本假设
• 2.1.2 振动耦合力学模型
• 2.2 前置后驱动汽车整车振动耦合激励确定
• 2.2.1 汽车纵向振动附加给动力传动系的扭角激励
• 2.2.2 动力传动系扭转振动附加给汽车纵向振动的位移激励
• 2.2.3 垂直振动附加给动力传动系扭转振动的力矩激励
• 2.2.4 垂直振动附加给纵向振动的力激励
• 2.3 前置后驱动汽车整车振动耦合数学模型
• 2.3.1 系统振动能量
• 2.3.2 系统振动能量导数
• 2.3.3 系统振动耦合数学模型
• 2.4 本章小结
• 第3章 前置后驱动汽车整车振动耦合频域求解方法研究
• 3.1 前置后驱动汽车整车振动耦合数学模型分解
• 3.1.1 整车振动耦合数学模型分析
• 3.1.2 整车振动耦合数学模型分解
• 3.2 第一个矩阵方程频率响应特性和幅频特性
• 3.2.1 系统频率响应特性
• 3.2.2 车身垂直加速度频率响应特性和幅频特性
• 3.2.3 车桥垂直加速度频率响应特性和幅频特性
• 3.3 路面单独激励下第二个矩阵方程频率响应特性和幅频特性
• 3.3.1 系统频率响应特性
• 3.3.2 系统各个加速度频率响应特性
• 3.3.3 纵向加速度频率响应特性和幅频特性
• 3.4 路面和发动机联合激励下第二个矩阵方程随机统计特性
• 3.4.1 系统频率响应特性
• 3.4.2 激励功率谱密度矩阵
• 3.4.3 系统响应功率谱密度矩阵
• 3.5 前置后驱动汽车整车振动耦合频域求解
• 3.5.1 路面激励单独作用下汽车振动响应功率谱密度
• 3.5.2 汽车振动响应均方根值
• 3.5.3 激励功率谱密度获得
• 3.6 本章小结
• 第4章 前置后驱动汽车整车振动耦合仿真及参数变化影响分析
• 4.1 前置后驱动汽车振动耦合仿真输入基本参数
• 4.1.1 整车参数
• 4.1.2 路面激励和频率参数
• 4.2 前置后驱动汽车振动固有特性仿真及分析
• 4.2.1 固有特性计算原理
• 4.2.2 汽车振动固有特性计算
• 4.3 路面单独激励下前置后驱动汽车整车振动耦合仿真及分析
• 4.3.1 不同路面等级整车振动耦合仿真及分析
• 4.3.2 不同车速整车振动耦合仿真及分析
• 4.4 路面和发动机联合激励下前置后驱动汽车整车耦合振动仿真及分析
• 4.4.1 发动机激励
• 4.4.2 不同路面等级联合激励下整车振动耦合仿真及分析
• 4.4.3 不同车速联合激励下整车振动耦合仿真及分析
• 4.4.4 路面单独激励、路面和发动机联合激励下整车振动耦合仿真及分析
• 4.5 路面单独激励下前置后驱动汽车参数变化影响分析
• 4.5.1 路面单独激励下悬架垂直刚度变化影响分析
• 4.5.2 路面单独激励下悬架纵向刚度变化影响分析
• 4.5.3 路面单独激励下轮胎垂直刚度变化影响分析
• 4.5.4 路面单独激励下轮胎纵向刚度变化影响分析
• 4.5.5 路面单独激励下汽车装载质量变化影响分析
• 4.6 路面和发动机联合激励下前置后驱动汽车参数变化影响分析
• 4.6.1 联合激励下悬架垂直刚度变化影响分析
• 4.6.2 联合激励下悬架纵向刚度变化影响分析
• 4.6.3 联合激励下轮胎垂直刚度变化影响分析
• 4.6.4 联合激励下轮胎纵向刚度变化影响分析
• 4.6.5 联合激励下汽车装载质量变化影响分析
• 4.7 本章小结
• 第5章 全文总结
• 参考文献
• 致谢