汽车动力总成悬置系统的匹配优化分析

学校代号10532学号S1202W284分类号U461.4密级公开工程硕士学位论文汽车动力总成悬置系统的匹配优化分析学位申请人姓名赵红艳培养单位机械与运载工程学院导师姓名及职称成艾国教授韦勇高级工程师学科专业车辆工程研究方向汽车NVH技术论文提交日期2014年05月20日学校代号：10532学号：S1202W284密级：公开湖南大学工程硕士学位论文汽车动力总成悬置系统的匹配优化分析学位申请人姓名：赵红艳导师姓名及职称：成艾国教授韦勇高级工程师培养单位：机械与运载工程学院专业名称：车辆工程论文提交日期：2014年05月20日论文答辩日期：2014年05月26日答辩委员会主席：龚金科教授TheMatchingOptimizationAnalysisofPowertrainMountSystembyZhaoHongyanB.E.(HunanUniversity)2012AthesissubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegreeofMasterofEngineeringinAutomotiveEngineeringintheGraduateSchoolofHunanUniversitySupervisorProfessorChengAiguoSeniorEngineerWeiYongMay,2014I湖南大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湖南大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1、保密□，在____年解密后适用本授权书。2、不保密□。（请在以上相应方框内打“√”）作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日汽车动力总成悬置系统的匹配优化分析II摘要发动机是汽车最主要的振源之一，对汽车的乘坐舒适性、NVH（Noise，VibrationandHarshness，简称NVH）性能有很大的影响。实践与理论证明，动力总成悬置系统的设计存在矛盾：从悬置系统的隔振角度来看，悬置的刚度越小越好，从而把振动隔离到最小；从悬置系统的支撑和限位角度来看，悬置系统的刚度越大越好，从而限制发动机的空间运动。同时悬置系统模态与悬架系统模态接近，匹配不合理会产生共振耦合。因此合理匹配优化总成悬置系统可以减小动力总成到车身振动的传递，提高整车乘坐舒适性。本文对动力总成悬置系统进行匹配优化。主要工作内容有：首先，建立动力总成悬置系统的Matlab、多体动力学模型，分析悬置系统的固有特性和悬置处交变响应力。然后以悬置系统的解耦率和隔振率为目标匹配优化悬置系统：本文在Matlab中计算悬置的刚体模态和解耦率，在ADAMS中计算悬置点处交变力的幅值来控制隔振率指标的大小，通过Isight集成ADAMS和Matlab，采用多目标优化算法NSGA-II优化悬置橡胶刚度，获得最优线性段刚度；其次，对悬置系统进行非线性刚度曲线设计，并校核28工况下动力总成质心的位移和转角。本课题开发了一款《汽车载荷分析系统》软件，输入车辆参数信息，快速生成载荷及位移报告，缩短了悬置开发时间；然后，研究了动力总成悬置系统与悬架系统的匹配方法，并将解耦率概念拓展到了整车NVH性能分析中，避免悬置系统与悬架系统的固有频率共振，并使得悬置系统与悬架系统的模态频率解耦，降低汽车的振动水平。这为后续动力总成的整车匹配研究奠定了基础；最后，测试动力总成悬置系统隔振率和整车NVH性能，对比优化前后的结果，验证了悬置系统的优化效果。关键字：悬置系统；解耦率；隔振率；非线性刚度；NVH测试工程硕士学位论文IIIAbstractEngineisoneoftheautomobile'smainsourcesofvibration,whichhasagreatinfluenceonthecar'scomfortablenessandtheNVHperformance.Thepracticeandthetheoryprovedthatthepowertrainmountingsystemdesignisself-contradictory.Fromtheperspectiveofvibrationisolation,thestiffnessmustbesmall.Butfromtheperspectiveoflimitingengine'smovement,thestiffnessmustbebigenough.Also,themodalofthemountsystemisclosetothemodalofthesuspensionsystem.Iftheyarematchedunreasonably,itwillleadtocouple.So,matchingthepowertrainmountsystemreasonablycanreducetheengine'svibrationtoimprovethevehicleridecomfort.Thispapermatchedthepowertrainmountingsystem.Theprimaryworkincludesthefollowingaspects.Firstly,theMatlabandthemulti-bodydynamicsmodelofthepowertrainmountsystemwereestablishedtoanalyzetheintrinsiccharacteristicsandthealternatingresponsiveness.Then,thepowertrainmountingsystem'senergydecouplingrateandvibrationisolationratewereoptimized.TheenergydecouplingratewassolvedwiththeMatlabmodelandthevibrationisolationratewassolvedwiththemulti-bodydynamicsmodel.Eventually,withtheuseofmulti-objectiveoptimizationalgorithmtheNSGA–II,thelinearstiffnesswasobtained.Secondly,thenonlinearstiffnesscurveofthemountingsystemwasdesignedandthepowertrain'sdisplacementandtherotationangleindifferentoperationconditionwerechecked.Thecarloadanalysissystemsoftwarewasdeveloped.Throughinputtingthevehicleparameterinformation,itquicklygeneratedthereportoftheloadanddisplacement,whichgreatlyshortenthemountingsystemdevelopmenttime.Thirdly,thematchingmethodofthepowertrainmountsystemandthesuspensionsystemwasstudied.Andthedecouplingrateconceptwasintroducedintothevehicleperformanceanalysis.Thesuspensionsystemmodalcouldnotbeequaltothenaturalfrequencyofthepowersystem,andtheycouldnotbedecoupled.Finally,thevibrationisolationrateofthemountingsystemandtheNVHperformanceofthevehicleweretested.Throughcomparingtheresults,themountingsystemoptimizationeffectswereverified.KeyWords:mountingsystem;energydecouplingrate;vibrationisolationrate;misalignmentrigidity;NVHtest汽车动力总成悬置系统的匹配优化分析IV目录学位论文原创性声明...................................................................................................I学位论文版权使用授权书...........................................................................................I摘要.........................................................................................................................IIABSTRACT...................................................................................................................III目录........................................................................................................................IV第1章绪论...............................................................................................................11.1概述...................................................................................................................11.2悬置系统的技术研究现状................................................................................21.2.1国外研究现状..............................................................................................21.2.2国内研究现状..............................................................................................31.3本文研究的主要内容..................................................................................