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汽车动力总成橡胶悬置静态刚度特性计算方法的研究

于永杰  
【摘要】:随着经济的发展和道路交通环境的不断改善,以及能源、污染问题的日益突出,使得轿车的设计向着大扭矩、轻量化的方向发展,这在很大程度上恶化了汽车的振动特性,严重影响了车辆的乘坐舒适性。汽车的振动和噪声控制正逐渐成为汽车设计人员要解决的首要问题。对隔离动力总成振动噪声向车内传递的关键部件—发动机动力总成悬置系统的设计要求越来越高。由于橡胶悬置独特的低成本、结构紧凑、工艺性好、维护等优点,现在国内仍然得到广泛的应用。基于此,本文以汽车发动机动力总成橡胶悬置为研究对象,利用解析解法结合有限元法,针对橡胶悬置的静态刚度特性的计算方法进行研究。 本课题在研究动力总成悬置系统橡胶元件的关键结构参数与其静刚度特性之间的关系的基础上,进行橡胶悬置元件的结构设计研究,从而摸索出一套橡胶元件的结构设计方法。最终得到的成果可以为能够为开发设计人员在橡胶悬置的设计开发初级阶段提供必要的参考,缩短研发时间,节约生产成本。 本文研究内容包括以下几个方面: (1)搜集大量相关资料,对汽车发动机动力总成橡胶悬置系统的发展历史和橡胶悬置元件的结构设计方法进行了了解和研究,对橡胶悬置的发展历史和研究现状进行了学习和总结; (2)学习了非线性有限元软件理论基础以及橡胶材料的特性。针对橡胶悬置的结构特点和橡胶材料特性,整理总结了有限元仿真模型建立过程中重要参数的获取和选择。研究和总结了橡胶悬置CAE仿真分析方法和流程。 (3)针对四种不同类型橡胶悬置利用三维建模软件UG建立橡胶悬置的三维几何模。按照在第三章中总结的方法流程,基于HyperMesh软件对四种不同类型的悬置进行几何清理和网格划分等操作。将划分好的网格模型导入ABAQUS,按照流程赋予材料特性,定义偶和、约束和施加载荷,进行三向静态特性仿真分析。获得橡胶悬置的三向静态特性有限元仿真分析结果; (4)制作四种不同类型的橡胶悬置的试验样件,利用MTS833弹性体试验台,按照试验要求测试其三向静态特性; (5)对橡胶悬置静态特性的有限元仿真分析结果与试验测试结果进行比较。分析得出橡胶悬置的三向静态特性有限元仿真分析结果可信性,以及总结分析影响橡胶悬置三向静态特性结果精度的各种因素。 (6)基于橡胶悬置各向刚度仿真分析的准确性,以有限元分析为指导,结合经验公式推导了了几种常用类型的橡胶悬置的各向刚度计算公式。 (7)最后基于MATLAB/GUI软件,设计编写了几种常用类型的橡胶悬置的各向刚度计算界面,使得程序的应用更加方便快捷。


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