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微型车动力总成悬置系统特性分析及优化设计
| 论文题名： | 微型车动力总成悬置系统特性分析及优化设计 |
| 关键词： | 微型汽车;动力总成;悬置系统;六自由度模型;优化设计;隔振效果 |
| 摘要： | 发动机是汽车的主要振动激励源之一，其振动对整车振动噪声水平有很大影响，悬置系统是动力总成隔振装置，好的悬置系统设计能够明显地降低汽车动力总成和车体之间的振动传递，改善汽车的乘坐舒适性，延长发动机与其它部件的使用寿命。本文以某微型车为研究对象，对其动力总成悬置系统隔振性能进行分析研究。 首先，根据动力总成悬置系统隔振原理与激励分析，计算动力总成悬置系统固有频率布置范围。对动力总成悬置系统简化，分别对车架来自于路面的激励和来自于发动机的激励进行分析，分析表明只有在发动机激振频率与悬置系统固有频率比大于√2时系统才能起到隔振效果，当此频率比大于5时系统的隔振性能变化不大。分析发动机工作时燃烧激振频率、曲轴不平衡质量激振频率和惯性力激振频率及其振动激励特性，确定发动机工作时激振频率范围。根据分析计算得到发动机怠速工作时悬置系统固有频率布置范围为5～17.68Hz。 其次，通过建立系统的分析模型，对系统的固有特性进行计算与分析，设计其固有特性计算软件。建立系统六自由度模型和悬置模型，利用拉格朗日方程分别推导动力总成悬置系统振动动能、势能和耗散能计算式。通过实验获取动力总成质心位置、质量、转动惯量、惯性积等参数，初始给定悬置系统三向主轴刚度值，选定悬置系统为三点平置式布置。根据悬置系统布置方式和动力总成参数，计算悬置系统固有频率和振型，使用能量解耦法对系统进行解耦计算。在MATLAB中设计动力总成悬置系统固有特性和解耦计算软件。计算结果表明:系统在第2、4、5、6阶模态下耦合程度较高，对振动影响最大的z向和θx向解耦率较低，且第6阶固有频率超出了频率约束范围，需要对该模型进行优化设计。 最后，对悬置系统解耦率进行优化设计。以悬置系统各向刚度为设计变量，悬置系统各向解耦率为目标函数，悬置系统固有频率匹配范围和刚度值范围为约束条件，利用MATLAB中的多目标优化函数fgoalattain进行优化设计。优化结果表明，该车动力总成悬置系统六阶固有频率布置在5～17.68Hz的约束范围内，优化后悬置系统的各向解耦率达到80％以上,特别是对振动影响最大的z向解耦率从79.85％提高到了96.32％，θx向解耦率从61.79％提高到了91.22％，满足各约束条件。 |
| 作者： | 杨凯 |
| 专业： | 动力机械及工程 |
| 导师： | 侯献军 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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