基于薄板理论的驾驶室顶板振动的影响分析

摘要

随着人们生活水平的日益提高，人们对于乘坐舒适性问题越来越重视。汽车平顺性已成为其在市场中夺取优势的一项重要性能指标。 本文以某厂生产的低速汽车为研究对象，针对该车驾驶室出现的垂向振动情况展开了研究。 首先，进行了试验研究，包括整车道路试验和整车模态试验。道路试验测取了整车在行驶中各种激励(路面、动力传动系等)下对驾驶室地板处所产生的响应值；通过模态试验得到驾驶室结构的各阶模态参数。在驾驶室七阶模态频率(15.67Hz)下，模态振型表现为驾驶室顶板明显的垂向振动，并伴随着驾驶室整体绕Z轴的转动，以及轻微的俯仰和左右摆动。 针对上述现象对驾驶室顶板展开了一系列的研究。 运用板壳理论中的两种近似计算方法：瑞莱一李滋法和伽辽金方法，分别计算出驾驶室顶板振动的固有频率，并与模态试验结果相比较。 通过对驾驶室垂直方向振动的研究，对汽车的结构进行简化，分别建立起驾驶室振动的三自由度和四自由度物理模型以及数学模型。 根据试验结果，在MATLAB/Simulink中建立两种驾驶室系统的仿真模型。模型一：将驾驶室作为一个整体进行研究；模型二：将驾驶室顶板隔离作为一个单独部件进行研究；分别对两种仿真模型进行了计算，分析驾驶室项板振动对驾驶室地板处垂向振动的影响，结果显示驾驶室顶板对驾驶室地板处加速度均方根值的影响率为9％，峰值的影响率为2-3％。 调整驾驶室顶板厚度可以转移驾驶室顶板的固有频率，可以用于改善驾驶室的乘坐舒适性。 最后，对驾驶室的七阶振型进行了力学分析。从力学的角度分别对驾驶室出现绕z轴(垂直方向)的旋转现象以及轻微的左右摆动和前后俯仰现象进行了定性和定量的分析。

目录

文摘

英文文摘

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第一章绪论

1.1汽车平顺性的研究现状

1.1.1悬架和悬置系统

1.1.2模型

1.1.3平顺性研究常用的程序

1.1.4研究方法

1.1.5驾驶室减振降噪的研究现状

1.1.6小结

1.2本论文主要研究内容

第二章驾驶室试验模态分析

2.1模态分析的基础理论

2.1.1试验模态分析概述

2.1.2试验模态分析基本原理

2.2驾驶室模态试验

2.2.1试验目的

2.2.2测点布置

2.2.3模态分析测点的传递函数测量

2.2.4测点传递函数拟合与模态参数的识别

2.2.5试验模态数据分析

2.3本章小结

第三章整车道路试验

3.1试验对象

3.2试验目的

3.3试验过程

3.4试验数据处理及分析

3.5本章小结

第四章用薄板理论分析驾驶室顶板的振动问题

4.1弹性板的概述

4.2弹性薄板的基本假设

4.3近似求解薄板的振动问题

4.3.1瑞莱——李滋法

4.3.2伽辽金方法

4.4对驾驶室顶板振动问题的求解

4.5本章小结

第五章驾驶室模型的建立及仿真计算

5.1两种驾驶室模型的建立

5.1.1建模的假设条件

5.1.2将驾驶室作为整体研究的模型

5.1.3将驾驶室顶板隔离的模型

5.2仿真计算

5.2.1仿真软件——MATLAB软件介绍

5.2.2路面对汽车激励时域模型的建立

5.2.3两种模型在Simulink中的仿真

5.2.4两种模型的仿真结果对比分析

5.3模型的验证

5.4顶板厚度对驾驶室舒适性的影响分析

5.5本章小结

第六章驾驶室振动形态的三维分析

6.1驾驶室振动形态的力学计算

6.2 K值的计算

6.3本章小结

第七章结论与展望

7.1结论

7.2展望

参考文献

致 谢

攻读硕士学位期间发表的学术论文