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某型客车底盘振动特性分析

作　者: 张旭
导　师: 张代胜
学　校: 合肥工业大学
专　业: 载运工具运用工程
关键词: 底盘振动模态分析刚柔耦合频率分布隔振性能平顺性
分类号: U463.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

底盘系统是车辆的核心模块,它的振动特性直接影响着整车NVH。底盘的振动源包括路面激励、动力总成激励以及传动轴激励等,它们分别通过悬架、动力总成悬置系统、传动轴中间支撑等隔振装置直接或间接的与车架、后桥、排气系统、转向系等子系统相连。合理规划各子系统的固有频率、避免引起共振,以及通过隔振装置最大限度的减小振动的传递是进行振动分析的最终目的。针对不同的子系统采用不同的分析方法对其进行振动特性分析。应用有限元方法对车架进行模态分析获取模态频率和振型,并进行试验验证；根据振动理论建立动力总成悬置系统六自由度模型,求解拉格朗日振动方程,获得动力总成悬置系统刚体模态和振型,并对其能量解耦；应用虚拟样机技术建立传动轴的刚柔耦合模型,计算固有频率,并通过仿真研究转速、扭矩和中间支撑刚度对传动轴振动的影响；建立整车刚柔耦合模型,通过平顺性仿真和平顺性试验研究悬架的振动传递。在模态分析和动力学仿真的基础上,分析评价各子系统频率分布以及隔振装置的隔振性能。应用多岛遗传算法和Taugchi方法对动力总成悬置系统的固有频率和能量解耦进行稳健性优化；分别通过改变传动轴中间支撑的刚度和悬架阻尼来提高传动轴中间支撑和悬架的隔振性能。对比优化前的模型,优化后底盘模型各子系统固有频率分布合理,动力总成悬置系统、传动轴中间支撑、悬架的隔振性能均有了显著提高。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-7
致谢  7-16
第一章绪论  16-21
  1.1 引言  16-18
  1.2 国内外研究现状与分析  18-20
    1.2.1 CAE技术国内外现状  18-19
    1.2.2 车辆振动国内外研究现状  19
    1.2.3 车辆振动的研究方向  19-20
  1.3 研究内容  20
  1.4 本章小结  20-21
第二章基础理论  21-36
  2.1 振动概论  21-23
    2.1.1 振动研究的基本问题  21
    2.1.2 多自由度系统的振动  21-23
  2.2 有限元法基础  23-30
    2.2.1 有限元法的基本思想及特点  23-24
    2.2.2 弹性力学  24-27
    2.2.3 有限元分析的基本流程  27-28
    2.2.4 有限元的应用  28
    2.2.5 基于有限元的模态分析  28-30
  2.3 多体动力学理论基础  30-35
    2.3.1 多刚体系统动力学理论基础  30-33
    2.3.2 多柔体系统动力学理论基础  33-35
  2.4 本章小结  35-36
第三章底盘各子系统振动特性分析  36-80
  3.1 车架振动特性分析  36-46
    3.1.1 车架有限元模态分析  36-42
    3.1.2 车架模态试验  42-45
    3.1.3 仿真与试验数据对比分析  45-46
  3.2 动力总成振动特性分析  46-53
    3.2.1 发动机激励源分析  46-48
    3.2.2 发动机振动源频率分析  48-49
    3.2.3 动力总成悬置系统振动特性分析  49-53
  3.3 传动轴振动特性分析  53-69
    3.3.1 传动轴轴管的模态分析  54-55
    3.3.2 传动轴临界转速计算  55-57
    3.3.3 传动轴系统虚拟样机建模  57-60
    3.3.4 传动轴系统振动特性分析  60-69
  3.4 前悬挂系统的振动特性分析  69-76
    3.4.1 前悬挂系统的建模  69-73
    3.4.2 前悬挂系统的振动响应分析  73-76
  3.5 后桥振动特性分析  76-78
  3.6 排气系统振动特性分析  78-79
  3.7 轮胎振动特性分析  79
  3.8 转向系统振动特性分析  79
  3.9 本章小结  79-80
第四章客车行驶平顺性分析  80-96
  4.1 前言  80
  4.2 整车动力学模型的建立  80-91
    4.2.1 整车参数获取  81
    4.2.2 整车坐标系的确定  81
    4.2.3 前悬架子系统建模  81-85
    4.2.4 后悬架子系统建模  85-89
    4.2.5 转向系模型  89
    4.2.6 车架建模  89
    4.2.7 动力总成模型  89-90
    4.2.8 轮胎模型  90-91
    4.2.9 车身模型  91
    4.2.10 整车模型装配  91
  4.3 整车平顺性仿真分析  91-93
    4.3.1 随机路面生成器  91-92
    4.3.2 平顺性分析  92-93
  4.4 整车平顺性试验  93-95
    4.4.1 试验条件  94
    4.4.2 测点布置  94
    4.4.3 试验结果与分析  94-95
  4.5 本章小结  95-96
第五章评价与优化  96-122
  5.1 固有频率优化  96-107
    5.1.1 固有频率匹配原则  96
    5.1.2 固有频率分析  96-98
    5.1.3 动力总成悬置系统优化  98-107
  5.2 隔振性能分析与优化  107-121
    5.2.1 隔振理论  107-108
    5.2.2 动力总成悬置系统隔振性能分析  108-109
    5.2.3 传动轴中间支撑隔振性能分析与优化  109-113
    5.2.4 悬架隔振性能分析与优化  113-121
  5.3 本章小结  121-122
第六章总结与展望  122-124
  6.1 总结  122-123
  6.2 展望  123-124
参考文献  124-129
攻读硕士学位期间发表的论文  129

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