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原文传递汽车液压减振器Rattling异响的产生机理与抗异响设计研究

论文题名：	汽车液压减振器Rattling异响的产生机理与抗异响设计研究
关键词：	汽车工程;悬架系统;液压减振器;Rattling异响;故障分析;优化设计
摘要：	汽车悬架系统的好坏对汽车行驶过程中的稳定性、平顺性以及安全性都有至关重要的影响，液压减振器是汽车悬架系统的重要零部件之一，其质量特性的好坏又将直接影响到汽车的品质状况。汽车液压减振器由于其结构复杂、零部件比较多，很容易出现故障，在其众多的故障中，减振器Rattling异响占有较大的比例。因此，对减振器Rattling异响的产生机理及抗异响设计研究具有重要意义。　　本课题基于实际工程项目中的减振器Rattling异响问题，建立了减振器Rattling异响的故障树，并通过CAE仿真的手段建立了可靠的减振器一维仿真模型，对减振器进行了参数灵敏度分析以及主要参数的稳健性优化设计工作，具体的研究工作如下: 　　(1)根据减振器的工作原理及相关的物理模型，利用AMESim建立减振器一维仿真模型，并对仿真模型的示功特性、速度特性曲线、杆端振动加速度的仿真结果与试验结果进行对比，验证了仿真模型的置信度，使仿真模型能够较好地满足于工程实践的要求，并为后续进行减振器Rattling异响的优化仿真奠定坚实的基础。　　(2)通过实施减振器台架声振测试、信号分析以及统计分析等手段，对减振器异响件与非异响件的杆端振动加速度进行对比分析，并对减振器内部相关的组件进行模态的仿真计算，计算结果能够较好地解释减振器杆端冲击的产生机理。　　(3)分析了减振器Rattling异响与振动的关系和减振器内部各零部件的组成情况，对减振器Rattling异响的故障机理进行相应的阐述，并建立了减振器Rattling异响的故障树，对减振器Rattling异响密切相关的结构参数进行了界定。　　(4)根据减振器Rattling异响的故障树，选取与减振器Rattling异响密切相关的19个设计结构参数利用减振器的一维仿真模型进行因素灵敏度的计算分析，计算得到各因素的灵敏度大小，并做出各因素灵敏度所对应的Pareto图。对灵敏度较大的十一个影响因素，在其取值的可行范围内选取多个取值点分别进行仿真，并做出目标函数随各影响因素变化的变动曲线，分析各设计结构参数对减振器杆端振动加速度的影响规律情况。　　(5)选取对减振器杆端振动加速度敏感性较大的因素进行稳健性优化设计。针对设计变量与噪声变量采用两种截然不同的分类方式，利用基于损失模型的稳健设计方法，分别对其进行稳健性优化设计仿真，得到相关设计变量的最佳参数取值，使减振器在相同的工况下对噪声变量的波动敏感性降低，同时对两种不同分类方式优化后的设计结构参数采用蒙特卡洛方法进行验证。在得到各设计变量最佳取值的基础之上，分别对其进行容差设计计算，使其能够在最经济条件下仍能满足减振器质量特性设计要求。　　本课题研究的创新点在于: 　　(1)建立了减振器Rattling异响的故障树，对容易导致减振器Rattling异响的事件进行分解，具有较大的工程应用价值。　　(2)将鲁棒（稳健）设计的理论应用于减振器Rattling异响的研究中，对影响减振器Rattling异响密切相关的参数进行了稳健性优化设计和容差设计，增强了减振器对制造、使用过程中的一致性缺陷的容忍能力。
作者：	戎红俊
专业：	动力机械及工程
导师：	彭宇明
授予学位：	硕士
授予学位单位：	西南交通大学
学位年度：	2016
正文语种：	中文