商用车动力总成悬置系统特性分析与整车悬置系统参数匹配研究

摘要

本文论述了国内外动力总成悬置系统优化和商用车平顺性研究的发展现状，对相关课题的研究成果进行了分析，并结合企业实际课题阐述了动力总成悬置系统优化及整车平顺性分析的意义，提出了论文研究的具体内容及主要目标。
　　 通过分析课题研究的主要内容，选择多体动力学理论作为基本的建模理论，并对建模分析所涉及的计算求解方法进行了介绍。同时，还对振动分析理论及汽车平顺性评价标准进行了综述，确定了整车平顺性分析的基本评价目标。
　　 为了进行动力总成悬置系统特性分析，在多体动力学软件中建立了6自由度的动力总成悬置系统模型，对其振动固有特性进行了仿真分析，并采用能量解耦法对悬置系统刚度参数进行了优化设计。同时对优化前后的固有特性结果进行了对比，结果表明，优化后的参数成功地提高了整个悬置系统模态解耦率，而且降低了整个悬置系统的振动传递率，同时满足了设计约束条件。
　　 接下来对实车结构进行了较为细致的分析，根据整车平顺性分析需要对其进行了合理的简化，最终建立了包括了动力总成悬置系统、主悬架系统以及驾驶室悬置系统的整车多体动力学模型，该模型较为全面的反映了整车的动力学特性，经验证，该模型的准确度较高，可以用于仿真分析及优化设计。
　　 最后基于所建立的整车动力学模型，通过试验设计方法分析了平顺性评价目标对各悬置系统参数的灵敏度，得到了对于评价目标影响较大的几个参数。此后，根据响应面理论，建立了描述设计参数与各整车振动评价目标之间函数关系的响应面模型，并对响应面模型进行了分析改进，提高了其准确性。接下来，以座椅处三向加速度均方根值最小为评价目标，对响应面模型进行了优化设计，得到一组优化参数。再将这些优化参数代入原结构中进行仿真分析，通过对仿真结果进行对比，得出优化后的参数能够较为显著地减小评价目标值，从而提高了整车平顺性，说明此次优化设计是成功地。
　　 本文的研究成果较为成功地解决了动力总成悬置系统参数选择以及整车悬置参数匹配的的问题，更重要的是，还可以为相关商用车生产企业进行整车平顺性分析和设计提供切实可行的研究方案和分析方法，具有良好的参考价值。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题背景

1．2 国内外研究现状

1．2．1 汽车动力总成悬置系统研究概况

1．2．2 整车悬置系统研究概况

1．3 研究的目的和意义

1．3．1 研究目的

1．3．2 研究意义

1．4 研究内容

第2章 多体动力学理论及整车平顺性评价方法

2．1 多体动力学概述

2．2 多体动力学模型的简化

2．3 多刚体动力学方程的建立及求解

2．3．1 广义坐标的选择

2．3．2 多体动力学方程的建立

2．3．3 动力学方程求解

2．4 ADAMS中振动问题的基本求解方法

2．5 汽车的平顺性及其评价方法

2．5．1 汽车平顺性的影响因素

2．5．2 汽车行驶平顺性的评价方法

第3章 动力总成悬置系统特性分析及优化

3．1 动力总成悬置系统功能及其振动模式

3．2 动力总成的激励分析

3．2．1 点火激扰

3．2．2 不平衡惯性力激扰

3．3 动力总成悬置系统隔振理论与解耦计算

3．3．1 动力总成悬置系统隔振理论

3．3．2 振动解耦理论

3．4 动力总成悬置系统建模及隔振特性分析

3．4．1 动力总成悬置系统建模

3．4．2 动力总成悬置系统固有特性分析

3．4．3 动力总成悬置系统振动传递率的计算

3．5 动力总成悬置系统优化设计

3．5．1 动力总成悬置系统的设计要求

3．5．2 目标函数

3．5．3 设计变量

3．5．4 约束条件

3．5．5 优化结果分析

第4章 整车多体动力学建模

4．1 整车结构分析及建模流程

4．2 模型参数

4．3 车架及动力总成悬置系统建模

4．4 驾驶室悬置系统建模

4．4．1 驾驶室悬置结构特点分析

4．4．2 驾驶室悬置横向稳定杆的简化

4．4．3 驾驶室悬置系统建模

4．5 主悬架系统建模

4．5．1 前桥及前悬架建模

4．5．2 中后桥及平衡悬架建模

4．6 其他部件建模

4．6．1 轮胎建模

4．6．2 货箱建模

4．7 整车模型的形成及验证

4．7．1 整车模型的形成

4．7．2 整车模型的验证

第5章 整车悬置系统参数优化匹配

5．1 试验设计方法

5．1．1 试验设计技术简介

5．1．2 ADAMS／Insight中的试验设计方法

5．1．3 试验设计中的筛选试验

5．2 试验设计及优化

5．2．1 评价目标

5．2．2 初选设计变量

5．2．3 仿真剧本的建立

5．3 整车悬置参数灵敏度分析

5．4 整车悬置参数优化设计

5．4．1 响应面理论

5．4．2 试验设计方案的选取

5．4．3 试验数据分析及模型改进

5．4．4 悬置参数优化设计

5．5 优化结果验证

5．5．1 动力总成激励下的座椅响应结果验证

5．5．2 行驶平顺性验证

第6章 总结与展望

6．1 全文总结

6．2 研究展望

参考文献

研究生期间发表的论文

致谢