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原文传递基于逆子结构传递路径的悬置系统稳健性优化

论文题名：	基于逆子结构传递路径的悬置系统稳健性优化
关键词：	悬置系统;逆子结构传递路径分析;多目标优化;稳健性优化
摘要：	由于能源紧张和节能减排的号召，三缸机因其低油耗和体积小等优势，国内许多整车厂纷纷开始三缸机的研发与使用。动力总成经悬置与车身相连，悬置系统的隔振性能与整车的NVH性能密切相关。且三缸机激励频率多而密集，因此合理悬置设计方案至关重要。　　传统的悬置设计方案仅从悬置元件本身出发，建立多自由度模型时需获取较多参数，操作繁琐且精度较低；传递路径分析可行性较高，但是操作过程中拆除动力源以达到解耦目的，效率较低。因此本文提出基于逆子结构传递路径分析方法，将逆子结构方法与OPAX参数化建模结合，克服以往TPA分析过程中拆除激励源的弊端。并在后续的优化过程中，将参数的不确定性考虑在内，通过概率区间模型描述设计变量和参数变量，对悬置系统进行稳健化设计。　　首先阐述了传递路径的理论知识，介绍了传统TPA、快速TPA、多级TPA和OPAX。着重分析了OPAX的理论和参数化建模步骤，对单自由模型和多带宽模型的弹性元件进行参数化公式推导。并基于逆子结构分析方法，理论推导单耦合自由度系统、多耦合自由度系统的子结构频响函数和耦合处连接元件的动刚度。将逆子结构方法与OPAX参数化建模结合，提出基于逆子结构传递路径分析方法，并介绍其分析流程。　　接着基于提出的逆子结构传递路径分析方法对某款搭载三缸机的乘用车进行实车分析。建立了整车结构振动OPAX分析模型，对实验要求与实验设备简要说明。在整车怠速工况与升速工况下，通过频谱分析与阶次跟踪技术对整车的振动水平进行评价分析。对发动机信号、输入处和响应点进行工况数据采集，通过单自由模型建立OPAX参数化模型。基于逆子结构法，由系统层面频响函数获得子结构层面频响函数，并与直接法测试所得频响函数进行对比，验证频响函数计算的准确性。将计算所得的子结构频响函数与建立的OPAX参数化模型结合以识别载荷，验证本文所提方法的准确性。最后进行贡献量计算，并统计主要贡献路径数目以确定关键路径，为后续优化设计指明了方向。　　对悬置系统优化的过程中，选取标杆车与目标车辆进行对标试验，确定目标车辆存在的NVH问题。针对悬置系统的多目标问题，详细介绍了目标函数的确定、设计变量的选取和约束条件的选择，最后通过非支配遗传算法对悬置系统进行优化设计，对比优化前后的解耦率、支反力和车内响应可知，多目标优化满足设计要求。接着介绍了稳健性分析方法，同时引入概率-区间模型描述变量的不确定性，通过6Sigma稳健优化法进行优化设计，并比较两种设计方案的可靠性，验证悬置系统稳健性设计的可靠性较高。　　最后对所求的稳健性优化方案进行实车验证，由计算所得的刚度参数进行悬置样件制作，选取怠速工况和3档加速工况进行研究，从悬置隔振率试验和整车振动试验分析悬置的优化效果，并与标杆车作比较，结果表明，本文的悬置优化方案有利于提高NVH特性。
作者：	王功强
专业：	车辆工程
导师：	潘公宇
授予学位：	硕士
授予学位单位：	江苏大学
学位年度：	2021