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原文传递某商用车动力总成悬置系统隔振性能分析与参数优化

论文题名：	某商用车动力总成悬置系统隔振性能分析与参数优化
关键词：	商用车;动力总成;悬置系统;等效激振力辨识;隔振性能分析
摘要：	动力总成悬置系统作为隔离发动机振动向车内传递的直接环节，其隔振性能的优劣对于车内振动噪声水平有着显著的影响。当前对于悬置系统隔振性能的仿真评价多基于系统模态分布及其解耦情况，并不能与隔振率这一试验中常用的评价指标很好地对应。此外，悬置制造、安装给设计刚度带来的扰动也会影响悬置系统实车隔振性能表现。因此，建立能够更好地评估悬置系统隔振性能的仿真模型，并对悬置系统的参数进行合理匹配，提高其隔振性能及隔振性能的稳健性，进而减少振动向车内的传递，对于整车NVH性能提升十分必要。　　本文与国内某商用车企业合作，以一款6X4型重卡为研究对象，对其动力总成悬置系统进行了计及车架动刚度的隔振性能分析与刚度参数的稳健性优化，以期能够在对动力总成怠速隔振率进行较好仿真的基础上改善车辆NVH表现，并降低由制造、安装等不确定因素给悬置系统隔振性能带来的不良影响。本文所涉及到的具体工作主要有以下几个方面。　　1、动力总成悬置系统相关理论分析与研究。从单缸机出发，对发动机激励力进行分析，进而给出了多缸机的激励力矢量与主激振频率的理论表达式。同时，对动力总成悬置系统建模仿真所需参数的获取方法进行研究，并从振动微分方程出发推导分析了多自由度系统的基本隔振理论。　　2、动力总成悬置系统模态与隔振性能测试。在整车状态下利用激振器对悬置系统进行了刚体模态测试，并对车辆发动机怠速工况以及定置定转速工况下的隔振率进行了测量，结合车内振动噪声水平和模态测试结果分析发现悬置系统在隔振性能方面存在较大不足，需要重新匹配优化。　　3、动力总成悬置系统六自由度建模分析。利用拉格朗日方程推导并建立了动力总成悬置系统的6自由度简化模型，利用所建立的动力学仿真模型进行了固有特性分析与解耦计算，进而结合模态测试结果验证了模型用于之后隔振性能仿真与优化的可靠性。　　4、计及车架动刚度的动力总成悬置系统隔振率仿真模型的搭建。根据所建立的六自由度动力学模型，在频域内变换推导出以悬置点主动侧振动为主要输入条件的质心等效激振力的辨识公式，并给出了悬置点主、被动侧振动加速度的迭代求解方法。通过锤击法对动力总成悬置点被动侧车架进行IPI（原点动刚度）测试得到悬置点的频响函数数据，结合所辨识出的等效激振力对悬置怠速隔振率进行仿真计算并与实测隔振率进行了对比。结果证明此方法具有足够的仿真精度，可以用于优化匹配后悬置系统隔振率的预测。　　5、动力总成悬置系统垂向特性对车辆平顺性影响的探讨。针对样车建立了包含驾驶室、动力总成、前轴簧载质量和非簧载质量在内的四自由度垂向动力学仿真模型。在路面随机激励下，分析了动力总成悬置系统垂向偏频、阻尼滞后角对车辆行驶平顺性指标的影响。　　6、动力总成悬置系统刚度参数稳健性优化。采用试验优化设计的方法，对悬置系统关键方向指标进行刚度灵敏度分析，从而确定设计变量的变动范围。综合考虑悬置系统解耦率、静压缩量、模态频率分布、系统动反力等目标，基于NSGA-Ⅱ多目标遗传算法对大、小跨距两种悬置系统布置方案进行刚度确定性优化，并对确定性优化结果进行了基于6σ方法的稳健性优化以提高隔振性能的鲁棒性。将悬置系统稳健性优化结果带入到隔振率仿真模型，对优化后悬置系统的怠速隔振率进行仿真计算，验证了稳健性优化设计对悬置系统怠速隔振率提升的有效性。
作者：	赵庆
专业：	车辆工程
导师：	史文库
授予学位：	硕士
授予学位单位：	吉林大学
学位年度：	2022