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某大微客动力总成悬置系统优化设计研究

吕兆平  
【摘要】: 中国汽车市场正在走向成熟,人们对噪声振动的关注日益增加,如何有效地隔离汽车发动机的振动向车架、车身的传递成为汽车设计中一个重要的问题。实践与理论证明,发动机动力总成悬置系统设计存在矛盾,一方面为了限制发动机的运动,要求悬置系统具有较高的刚度;另一方面为了使系统具有较好的隔振性能,就要求悬置要足够”软“。而本课题所作的动力总成悬置系统隔振性能的优化设计研究就是在限制发动机的过大运动和寻求最优的隔振性能之间找到最优的解决方案。本课题研究的主要内容有: 1.从悬置元件的研究、悬置系统设计以及悬置系统对整车舒适性影响的研究三方面,系统的阐述和总结了国内外的研究状况以及研究成果。同时总结了动力总成正向开发流程、动力总成支架拓扑优化流程及动力总成悬置系统优化设计流程。 2.在悬置系统动力学仿真分析的基础上,进行了悬置支架所受应力和模态频·率的预分析。结合预分析的实际情况,采用变密度法对零件进行了结构拓扑优化,通过拓扑优化前后的应力分布及模态频率情况的对比。说明了拓扑优化对于悬置支架的轻量化和力学性能的改善有着显著的效果。 3.以某大微客动力总成悬置系统为研究对象,利用多岛遗传算法结合能量法解耦理论对动力总成悬置系统刚度进行优化设计。根据优化的结构进行了橡胶悬置的非线性刚度设计以及结构设计.,同时对悬置在各工况下的位移和转角进行了校核,并输出了各工况下的载荷情况供悬置支架的校核及拓扑优化作为输入条件。 4.对开发中的某微客动力总成悬置系统进行匹配,结合拓扑优化技术、多岛遗传算法以及能量法解耦技术对该动力总成进行匹配设计,使其满足整车振动噪声性能。 5.介绍了动力总成悬置NVH调校的内容,对发动机悬置系统的评价指标进行了总结。并对动力总成悬置系统进行了隔振率测试和频谱测试,指出了本文所研究的车型后续开发必须做的工作。 在上述的研究过程中,获得应用领域的一些创新,主要如下: 总结并建立了动力总成悬置系统的总体开发流程。本文以动力总成悬置系统动态分析与改进设计的基本理论以及技术基础的深入理解为切入点,把握其相关技术环节内在联系的基础上提出一般技术流程,并使之成为贯穿后续分析与设计研究的指导原则。 将多岛遗传算法引入动力总成悬置系统优化,为悬置系统计算提供了新的思路。基于能量法的动力总成解耦计算中,由于动力总成解耦率对各输入参数的变化非常敏感,因此需要一套合适的优化算法对动力总成悬置系统解耦率进行计算。 将拓扑优化技术引入到发动机悬置支架的设计优化中。常规的发动机悬置支架设计仅仅为对该支架的模态进行计算,而在实际工程应用中,在满足模态要求的同时还需要尽量节省材料,降低成本。本文引入了拓扑优化方法,在获取更好的结构及模态性能的同时,减轻了零件的重量,降低了成本。


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