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基于悬架系统的汽车NVH性能研究

作　者: 郝耀东
导　师: 成艾国
学　校: 湖南大学
专　业: 车辆工程
关键词: 振动车内噪声悬架系统多体动力学有限元法
分类号: U467.493
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

汽车NVH技术是汽车研发的核心技术之一，汽车NVH性能的好坏将在很大程度上影响汽车的生产与销售情况。汽车振动、噪声的影响因素有很多，当汽车以中速行驶，且处在中低频率段时，轮胎与路面的相互作用是汽车振动噪声来源的主要形式。来自不平路面的激励引起车轮振动，车轮的振动、冲击经悬架系统缓冲和吸收后传至车身，引起车身结构振动并向车内辐射噪声。本课题在研究悬架系统与汽车底盘NVH性能关系的基础上，建立了汽车悬架系统多体刚-柔耦合模型和车身有限元声-固耦合模型，通过多体动力学模型关键硬点力分析和有限元模型传递函数分析，对汽车的振动和车内噪声环境进行了分析和预测，并通过一定的控制方法对整车的NVH性能进行了改善。本课题的内容主要包括：1.在获取整车基本参数的基础上，通过ADAMS/Car软件，建立前后悬架系统的多体动力学模型。所研究的样车前悬架为麦弗逊式，后悬架为扭转梁式，后悬架扭转梁采用柔性技术进行处理。在建模工作完成之后，采用两侧车轮同向跳动工况对悬架系统运动特性进行分析，包括前束角、外倾角、主销内倾角、主销后倾角和后倾拖距在车轮上下跳动时的变化情况，并对其进行评价。2.通过ADAMS/Car建立整车多体动力学刚-柔耦合模型。整车模型共包括8个子系统，前悬架系统、后悬架系统、转向系统、稳定杆系统、轮胎系统、制动系统和车身系统，其中后悬架扭转梁和横向稳定杆采用柔性体。通过路面功率谱密度函数理论生成B级随机路面模型，模拟车辆在路面上行驶的工况，获取车身与底盘各连接硬点的受力情况，绘制各硬点力时域上的力谱，并通过傅里叶变换将其转化为频域上的力谱，包括幅值特性和相位特性。3.通过HyperMesh软件和LMS Visual lab软件分别建立车身TrimBody和声腔有限元模型，并对它们的模态性能进行分析。利用MD Nastran计算车身的振动传递函数和车内噪声传递函数，包括车身与底盘各连接硬点X、Y、Z三个方向的幅频特性和相频特性。4.在求得硬点力力谱和车身、振动和噪声传递函数后，将二者进行复数相乘即可得到车辆真实的振动、噪声情况。对车身的振动、噪声特性进行分析，与目标值对比以找出不足，并通过板件贡献量分析、自由阻尼处理等方法对车身NVH性能进行改善。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-11
第1章绪论  11-18
  1.1 课题的提出  11-13
  1.2 课题的研究现状与发展趋势  13-15
  1.3 课题的技术路线与主要内容  15-17
  1.4 本章小结  17-18
第2章汽车主要 NVH 问题的产生和控制  18-29
  2.1 汽车振动性能  18-20
  2.2 声学基本理论  20-24
    2.2.1 声学基本概念  20-23
    2.2.2 声波方程  23-24
  2.3 汽车车内噪声性能  24-26
    2.3.1 车内噪声的产生  24-25
    2.3.2 车内噪声的评价  25-26
  2.4 汽车振动噪声的控制方法  26-28
    2.4.1 隔振处理  26-27
    2.4.2 隔声降噪  27
    2.4.3 吸声材料的使用  27-28
    2.4.4 阻尼处理  28
  2.5 本章小结  28-29
第3章悬架系统仿真模型的建立和分析  29-43
  3.1 引言  29-30
  3.2 多体动力学基本理论  30-32
  3.3 悬架系统刚柔耦合模型的建立  32-37
    3.3.1 前悬架（麦弗逊式）模型的建立  32-35
    3.3.2 后悬架（扭转梁式）模型的建立  35-37
  3.4 悬架系统运动特性分析  37-42
    3.4.1 前束角变化特性  37-39
    3.4.2 外倾角变化特性  39
    3.4.3 主销内倾角变化特性  39-40
    3.4.4 主销后倾角及后倾拖距变化特性  40-42
  3.5 本章小结  42-43
第4章整车仿真模型的建立和分析  43-54
  4.1 引言  43
  4.2 整车各子系统模型的建立  43-49
    4.2.1 悬架系统模型的建立  44
    4.2.2 转向系统模型的建立  44
    4.2.3 稳定杆模型的建立  44-45
    4.2.4 轮胎模型的建立  45-47
    4.2.5 制动系统模型的建立  47
    4.2.6 车身模型的建立  47
    4.2.7 发动机模型的建立  47-48
    4.2.8 整车模型的装配  48-49
  4.3 路面仿真模型的建立  49-51
  4.4 车辆行驶关键硬点力分析  51-53
  4.5 本章小结  53-54
第5章车身振动、噪声传递函数分析  54-66
  5.1 引言  54
  5.2 有限元法基本理论  54-57
    5.2.1 有限元法概述  54-55
    5.2.2 模态分析理论  55-56
    5.2.3 声-固耦合分析理论  56-57
    5.2.4 板件贡献量基本理论  57
  5.3 声腔有限元模型的建立和分析  57-59
  5.4 TrimBody 模型的建立及 NVH 特性分析  59-65
    5.4.1 TrimBody 模型的建立  59-60
    5.4.2 TrimBody 模态分析  60-61
    5.4.3 TrimBody 振动传递函数分析  61-63
    5.4.4 TrimBody 噪声传递函数分析  63-65
  5.5 本章小结  65-66
第6章整车 NVH 性能分析与改善  66-76
  6.1 引言  66
  6.2 整车振动和车内噪声环境分析  66-70
  6.3 整车 NVH 性能改善  70-75
    6.3.1 自由阻尼处理  71
    6.3.2 板件贡献量分析  71-73
    6.3.3 改善结果分析  73-75
  6.4 本章小结  75-76
第7章总结与展望  76-78
  7.1 课题的主要工作  76-77
  7.2 今后工作的展望  77-78
参考文献  78-81
致谢  81

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