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汽车发动机动力总成悬置系统隔振性能的优化设计研究

作　者: 叶向好
导　师: 郝志勇
学　校: 浙江大学
专　业: 动力机械及工程
关键词: 发动机动力总成悬置系统隔振 ADAMS 优化
分类号: U464
类　型: 硕士论文
年　份: 2005年
下　载: 926次
引　用: 27次
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内容摘要

随着人们对乘坐舒适性要求的不断提高,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的一个重要问题。实践与理论证明,发动机动力总成悬置系统存在矛盾: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,就需要悬置要足够“软”。而本课题所作的汽车发动机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找最优的隔振性能之间找最优的解决方案。本课题研究的主要内容有: 一、通过查找和阅读大量的相关文献,从悬置元件的研究、悬置系统设计的研究以及悬置系统对整车舒适性影响的研究三方面,系统地阐述和总结了国内外的研究状况以及前人的研究成果。同时,系统地总结了汽车发动机动力总成悬置系统设计的一些设计准则与设计要求以及悬置系统优化设计的原则与理论。二、针对所确定的研究对象,收集分析目前该发动机及其悬置系统相关的实验数据和技术资料,为开展实际工程系统的改进设计和研究做好理论和应用上的准备。三、根据该汽车企业的发动机动力总成悬置系统设计及优化设计的需要,对该悬置系统在实际车辆上进行了相关的实验测试,得到了该发动机动力总成悬置系统在各个工况下的响应特性曲线,并分析了该发动机在各个工况下的主要激励力成分,用以与仿真结果进行比较。四、根据发动机动力总成悬置系统的设计原理和悬置系统优化设计理论,首先运用悬置系统的固有频率匹配约束条件,用MATLAB编写该悬置系统的设计计算程序,从而为进一步的优化设计做好准备、缩小变量的优化范围、提高优化效率。五、根据所收集到的该发动机动力总成悬置系统相关的实验数据与技术资料,本课题利用ADAMS(Automatic Dynamic Analysis of Mechanical System)建立该发动机动力总成悬置系统的六自由度模型,对多种悬置系统设计方案进行了动态响应特性仿真和系统参数优化,并与实验结果进行比较。优化的结果表明,优化后的悬置系统隔振性能有了明显的提高,怠速时的振动传递率(θ_r方向上)有显著的下降。

全文目录

第一章绪论  7-17
  1．1 概述  7-9
    1．1．1 发动机动力总成悬置系统的作用与要求  7-8
    1．1．2 发动机动力总成悬置系统面临的问题  8-9
  1．2 国内外研究的现状  9-15
    1．2．1 汽车发动机悬置元件的发展概述  9-11
    1．2．2 汽车发动机动力总成悬置系统设计的发展概况  11-14
    1．2．3 悬置系统对整车的影响  14-15
  1．3 课题的研究意义和内容  15-17
第二章悬置系统的理论与建模  17-26
  2．1 前言  17-18
  2．2 发动机振动时的动能  18-20
  2．3 发动机振动时的势能  20-23
    2．3．1 悬置元件按平置式布置时的势能  20-21
    2．3．2 悬置元件按非平置式布置时的势能  21-23
  2．4 汽车发动机在车架上的自由振动微分方程  23
  2．5 汽车发动机在车架上的强迫振动  23-26
第三章发动机总成振动的激励力分析  26-36
  3．1 引言  26
  3．2 单缸的曲柄连杆机构运动分析  26-29
  3．3 单缸曲柄连杆中的作用力和力矩  29-32
  3．4 多缸直列发动机总成的作用力和力矩  32-34
  3．5 发动机动力总成激励源  34-36
第四章悬置系统的设计原则与研究  36-42
  4．1 发动机总成振动的隔离原理  36-38
  4．2 发动机总成悬置系统优化设计方法  38-41
    4．2．1 系统六自由度解耦或部分解耦  38-40
    4．2．2 系统固有频率的合理匹配  40-41
    4．2．3 系统的振动力传递率或支承处动反力最小  41
  4．3 理论的应用  41-42
第五章悬置系统的仿真与试验  42-58
  5．1 液压悬置力学模型的简化  42-43
  5．2 发动机动力总成悬置系统的仿真  43-53
    5．2．1 三维动力学模型  43-44
    5．2．2 发动机动力总成刚体模态的仿真  44-46
    5．2．3 悬置系统在各工况下的响应计算  46-53
  5．3 发动机动力总成悬置系统的试验研究  53-56
    5．3．1 试验工况和测点的布置  53-54
    5．3．2 测试的结果  54-56
  5．4 对比分析  56-58
第六章悬置系统的优化设计研究  58-71
  6．1 概述  58-59
  6．2 发动机动力总成悬置系统的优化设计  59-61
    6．2．1 设计变量  59
    6．2．2 目标函数  59-60
    6．2．3 约束条件  60-61
  6．3 以刚度为设计变量的优化  61-69
    6．3．1 优化后发动机动力总成刚体模态的仿真  61-63
    6．3．2 优化后悬置系统的响应计算  63-69
  6．4 优化后的传递率  69
  6．5 以悬置元件的位置为设计变量的优化  69-70
  6．6 小结  70-71
第七章总结与展望  71-73
  7．1 总结  71
  7．2 展望  71-73
参考文献  73-75
攻读硕士学位期间发表的论文  75
攻读硕士学位期间参加的科研项目  75-76
致谢  76

汽车发动机动力总成悬置系统隔振性能的优化设计研究

内容摘要

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