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皮卡车动力总成悬置系统隔振分析及优化设计

何洋志  
【摘要】:汽车的NVH性能是衡量汽车品质的一个综合性指标,而动力总成(包括发动机、离合器、变速器总成)是汽车的主要激振源之一,对汽车的乘坐舒适性有很大的影响。设计合理的汽车动力总成悬置系统可以有效地降低汽车动力总成和车身的振动,不但可以改善汽车的乘坐舒适性,而且还可以延长发动机与其它零部件的使用寿命。 本文在某汽车公司“某系列皮卡车振动噪声诊断分析及改进”项目的支持下,首先针对皮卡车振动剧烈、噪声较大等问题,分别对原车和对标车进行NVH实验测试,包括:悬置隔振性能测试,车内方向盘与驾驶员座椅导轨振动测试,车内噪声测试。对实验结果进行对比分析,并拟定原车的改进措施。 其次,对原车悬置支架进行有限元分析(FEA),检验其模态频率和刚度是否符合要求。基于悬置隔振的基本理论及多体动力学理论,根据实验测量获得的动力总成质量参数、几何参数等,运用ADAMS建立皮卡车动力总成悬置系统的多刚体动力学模型,并对模型分别进行时域和频域的仿真,得到各悬置响应力、响应加速度、质心位移、质心加速度、系统各阶频率、振型及各悬置响应力幅频特性曲线,进而分析了模型的隔振性能。 再次,根据ADAMS优化理论,为了获得悬置系统最优的隔振性能,以各悬置的各向刚度为设计变量,悬置支撑处响应力振幅最小为目标函数,并以悬置位移、系统固有频率范围及系统解耦为约束条件,建立悬置系统的优化模型并进行优化仿真。优化前后的结果对比表明,在理论上优化后悬置系统隔振性能得到了改善。 最后,根据优化得到的悬置刚度最优解,提出动力总成悬置系统的改进方案,按照改进方案试制样车,测试样车的NVH性能,并与原车、对标车的测试数据进行对比分析,对改进方案进行验证。结果表明:参数优化后的悬置系统减小了发动机振动向车身的传递,提高了汽车的NVH性能,从而验证了优化结果的正确性和可信性。 通过本文的研究,系统地了解了该车型以及同系列车型的NVH特性、存在的问题和改进设计的方向目标。相关的后续改进工作验证了本文研究结果的实用性,为提高国产皮卡车的NVH性能提供了重要的支持。


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