e-works数字化企业网  »  文章频道  »  产品创新数字化(PLM)  »  CAE

某车型动力总成悬置解耦分析及刚度优化改进

2017/8/23    来源:互联网    作者:刘海明  门永新  朱凌  沙大亮  金海峰      
关键字:悬置系统  能量解耦  优化设计  
本文应用ADAMS/Vibration模块对悬置系统进行了解耦特性分析,通过ADAMS/In-sight对悬置刚度进行了优化,经优化后动力总成悬置系统的隔振性能有了明显改善。

    3 悬置系统刚度优化

    3.1 优化目标

    目前,汽车动力总成悬置系统的设计方法是通过优化计算,合理设计悬置的刚度、布置位置和布置角度,使其具有较高的振动解耦程度,减小总成与车架间传递的振动,从而提高汽车的乘坐舒适性。主要考虑因素有总成刚体模态的解耦水平和模态频率分布,希望悬置系统在动力总成质心坐标系下是完全解耦的,即系统沿某一广义坐标的激励只会引起系统一个模态的振动。因此,汽车动力总成悬置系统优化设计的基本任务就是在各种约束条件下解决动力总成的6个刚体振动模态的运动耦合问题和频率配置问题。

    本悬置系统的优化就是要实现在其主要激振力作用方向上解耦程度的提高及模态频率的合理配置,为此,以X、Y、Z、RYY、RXX和RZZ6个方向上解耦率到最大值为优化目标,并且优先考虑目标函数沿垂向Z轴移动和绕Y轴转动RYY的解耦率。

    3.2 设计变量

    动力总成悬置系统的动力学特性与发动机的质量、转动惯量及悬置系统的参数有关。在优化中不改变发动机总成本身的特性,主要考虑悬置空间布置的安装角度、位置和各向刚度。本文中将三个衬套的X、Y、Z三向刚度作为设计变量,进行悬置系统的优化。

    3.3 约束条件

    对刚度设置应有合理的最小值和最大值。设置最小值是为了保证悬置不会太“软”,以至于在冲击和低频振动时不会产生过大的位移;设置最大值是因为刚度太大时,各个悬置就类似于连续体,会产生驻波效应;另外悬置的刚度范围取决于供应商,不能随意选取。

    3.4 优化结果分析

    ADAMS/Insight是MSC.ADAMS软件系列之一,它主要用于实验优化设计。ADAMS/Insight可以单独使用也可以与MSC.ADAMS其他软件镶嵌使用。本文利用ADAMS/Insight与ADAMS/View的嵌入关系,进行优化设计。在ADAMS/View中建立仿真模型之后,完成模型的仿真分析。仿真分析之后,可以在ADAMS/View中建立优化目标即响应,再进入ADAMS/Insight中进行因素设定。ADAMS/Insight界面如图3所示。其中Factors是试验中可以选择的变量因素,Responses为之前在ADAMS/View中设定的目标响应。设计变量影响因素灵敏性分析结果指出,右悬置垂向刚度值对于X方向的解耦率影响最大,如图4所示。

    6

    经过悬置刚度优化后,根据设计要求及生产的可行性考虑后,得到最终的悬置衬套刚度组合。将新的衬套刚度值代入模型中进行计算,得到动总系统的优化后的固有频率分布和能量分布百分比,详见表格6、7中所示。

    7

    从图5可知,优化后固有频率分布在7?16.4Hz之间,固有频率值比优化前有所降低,Z、X向解耦频率间的间隔大于1Hz,频率配置趋向更合理;最高阶固有频率由原来的22.59Hz降低到16.4Hz,进一步远离了发动机怠速激励频率,使隔振性能有所提局。

    从图6可知,优化后系统的各阶振型的解耦率均达到设计目标,对振动影响较大的Z向平动自由度上的解耦率从47.82%提高到了98.13%,X方向上的解耦率从55.38%提高到了96.90%,优化后的动总系统具备了非常高的解耦程度。

    8

    4 结论

    采用动力学仿真分析软件ADAMS的View、Vi-bration和Insight模块对某款汽车的动力总成悬置系统进行了解耦仿真分析和刚度优化改进;优化后的解耦率取得了预期效果,X、Z向较优化前提高了70%以上。这说明通过能量解耦的方法可以很好地解决动力总成悬置系统的振动问题,为汽车动力总成悬置系统的设计及匹配提供有力的理论依据。

    同时,悬置刚度优化设计使固有频率分布更合理,且明显提高系统各个主振动方向的解耦率。本文在对悬置系统进行优化设计时,仅考虑了悬置软垫的刚度。实际上,发动机及各个悬置软垫的安装角度、悬置点的选取位置以及由悬置材料所决定的阻尼系数,都影响着悬置系统的隔振性能,下一步的工作可以在考虑以上全部因素或更多因素的基础上开展优化设计。

责任编辑:张纯子
本文来源于互联网,e-works本着传播知识、有益学习和研究的目的进行的转载,为网友免费提供,并已尽力标明作者与出处,如有著作权人或出版方提出异议,本站将立即删除。如果您对文章转载有任何疑问请告之我们,以便我们及时纠正。联系方式:editor@e-works.net.cn tel:027-87592219/20/21。
e-works
官方微信
掌上
信息化
编辑推荐
新闻推荐
博客推荐
视频推荐