车用驾驶室悬置系统性能优化及其技术解决方案研究

摘要

驾驶室悬置作为整车隔振降噪的主要系统，直接影响驾驶员的乘坐舒适性，对整车NVH性能影响较大，因此对驾驶室悬置系统进行优化设计，充分发挥其隔振性能十分重要。本课题以某装载机驾驶室悬置系统为研究对象，结合试验测试和CAE分析，围绕驾驶室悬置系统声振特性进行了如下几个方面的研究:
　　(1)驾驶室悬置系统声振特性测试:经过主观评价，发现怠速工况下驾驶室内振动噪声水平较高，通过传递路径分析，初步判断其原因为驾驶室悬置系统隔振性能较差。因此，主要针对驾驶室悬置系统进行了声振特性测试，从悬置隔振率以及传递函数分析结果发现驾驶室悬置系统隔振性能确实很差。同时，提取了悬置下端的加速度功率谱密度曲线，为后续CAE分析提供激励条件。
　　(2)驾驶室结构模态以及悬置元件力学特性分析:建立驾驶室结构有限元模型，通过分析，排除了怠速激励引起驾驶室悬置安装处局部共振的可能，并为后续CAE分析提供有限元模型;对驾驶室前后悬置元件力学特性进行了试验研究和有限元分析，明确了悬置元件在36Hz条件下的刚度阻尼特性。
　　(3)驾驶室悬置系统动力学建模与优化分析:基于驾驶室结构有限元模型以及悬置元件的力学特性，建立了驾驶室悬置系统动力学模型。以测试所得的加速度功率谱密度曲线为输入，在频域内对模型进行仿真分析并验证了模型的可信度。利用正交试验设计的优化方法完成了对悬置系统的优化，得出刚度和阻尼的最优组合。验证最优组合发现加权加速度功率谱密度有效值降低了5.5％，驾驶员座椅下横向加速度功率谱密度峰值降低了48.9％。
　　(4)驾驶室声学性能分析与研究:对驾驶室声腔进行声学模态计算，同样排除了怠速激励引起驾驶室声学共振的可能;分别提取悬置系统优化前后悬置上方的加速度信号，进行频率响应分析，从而得到声学计算边界条件;对驾驶室进行声场分布与场点计算，结果显示36Hz条件下优化后驾驶室声场分布整体幅值都有所降低，驾驶员右耳声压降低了2.33dB。
　　(5)驾驶室悬置系统性能优化技术解决方案:结合本课题工程实际问题，总结得出驾驶室悬置系统性能优化技术路线图，并对相应关键步骤进行阐述。
　　本课题有如下创新性:
　　(1)将驾驶室悬置系统优化设计方法运用于工程机械中，对提高工程机械驾驶室NVH性能具有积极作用。
　　(2)结合课题研究内容，总结了驾驶室悬置系统性能优化技术解决方案，对今后类似工程问题具有一定的帮助。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 国内外现状研究

1．2．1 基于有限元方法的悬置研究现状

1．2．2 驾驶室悬置系统合理匹配研究现状

1．3 研究目的及内容

第2章 驾驶室悬置系统性能测试

2．1 引言

2．2 问题的提出

2．3 测试过程

2．4 数据处理与分析

2．4．1 发动机激励频率计算

2．4．2 驾驶员右耳处声压

2．4．3 驾驶室悬置两端振动加速度

2．4．4 驾驶员座椅下振动加速度

2．4．5 驾驶室悬置隔振性能

2．5 本章小结

第3章 驾驶室悬置系统振动特性分析

3．1 引言

3．2 驾驶室结构模态分析

3．2．1 驾驶室结构有限元模型建立

3．2．2 驾驶室结构模态计算与分析

3．3 驾驶室悬置元件力学特性分析

3．4 驾驶室悬置系统动力学模型的建立与分析

3．4．1 模型的建立

3．4．2 激励和输出信号的确定

3．4．3 模型分析与验证

3．4．4 悬置系统优化分析

3．5 本章小结

第4章 悬置系统优化前后驾驶室声学分析

4．1 引言

4．2 驾驶室声腔模态分析

4．2．1 声学分析相关理论

4．2．2 声腔模型的建立

4．2．3 声学模态计算与分析

4．3 驾驶室频率响应分析

4．3．1 频率响应激励确定

4．3．2 频率响应计算与分析

4．4 驾驶室内声场分析

4．4．1 驾驶室内声场分析流程

4．4．2 驾驶室内声场计算结果分析

4．5 本章小结

第5章 驾驶室悬置系统性能优化技术解决方案

5．1 引言

5．2 技术策略分析

5．3 技术流程与具体措施

5．4 本章小结

第6章 总结与展望

6．1 本文总结

6．2 研究展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及科研参与情况