汽车发动机总成悬置系统分析与稳健优化

论文摘要

汽车NVH性能是衡量汽车品质的一个重要的综合性指标。随着汽车技术的发展,汽车设计的趋势向着轻车体和大功率发动机方向发展,因此发动机的振动噪声已成为车内振动噪声的主要成份。合理设计发动机总成悬置系统是改善汽车乘坐舒适性的关键技术。在参考总结国内外文献的基础上,本文建立了发动机总成悬置系统的动力学模型,推导出系统的动力学微分方程,并分别采用振型叠加法和Newmark法对此微分方程进行求解。在研究发动机总成悬置系统隔振原理的基础上,本文从固有频率的合理配置,解耦以及传递率最小等三个设计指标入手,采用打击中心定理和弹性中心法对悬置的位置进行优化,采用能量解耦法并利用Pareto遗传算法对悬置的刚度进行了稳健优化。最后对优化结果进行了可靠性分析,从而使设计效果达到令人满意的程度。最后总结制定了发动机总成悬置系统的设计流程,并且结合优化设计的实际过程,开发了一套发动机总成悬置系统的设计软件—Engine Mount Design,使设计过程简单而高效,降低了研发成本。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 致谢
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的来源和目的意义
• 1.2 国内外发展状况
• 1.2.1 悬置元件的研究
• 1.2.2 发动机总成悬置系统动态特性的研究
• 1.2.3 发动机总成悬置系统对整车影响的研究
• 1.3 本文的工作重点
• 第二章 发动机总成悬置系统建模及分析
• 2.1 发动机激励分析
• 2.1.1 引起发动机产生振动的振源
• 2.1.2 单缸发动机的激励力分析
• 2.1.2.1 运动部件惯性力产生的激励力（矩）
• 2.1.2.2 气体压力产生的激励力
• 2.1.2.3 运动部件重力产生的激励力
• 2.1.3 直列四缸发动机的激励力分析
• 2.2 关于橡胶悬置元件的粘弹性模型分析
• 2.3 发动机总成悬置系统动力学模型
• 2.3.1 悬置系统建模理论知识
• 2.3.2 现有悬置系统建模
• 2.4 发动机总成悬置系统固有特性计算
• 2.5 发动机总成悬置系统稳态响应求解
• 2.5.1 振型叠加法求解
• 2.5.2 Newmark 法求解
• 2.6 本章小结
• 第三章 发动机总成悬置系统稳健优化设计
• 3.1 隔振的基本理论
• 3.2 解耦优化的基本理论
• 3.2.1 打击中心定理
• 3.2.2 弹性中心定理
• 3.2.3 能量法解耦
• 3.3 基于正交试验的发动机总成悬置系统灵敏度分析
• 3.4 发动机总成悬置系统的优化
• 3.4.1 现有悬置系统的分析
• 3.4.2 悬置系统位置优化
• 3.4.3 悬置系统刚度优化
• 3.4.3.1 稳健优化设计模型
• 3.4.3.2 发动机总成悬置系统优化目标函数
• 3.4.3.3 设计变量
• 3.4.3.4 约束条件
• 3.4.3.5 悬置系统稳健优化模型
• 3.4.3.6 最优化方法
• 3.4.3.7 优化结果分析
• 3.5 本章小结
• 第四章 发动机总成悬置系统设计流程与软件设计
• 4.1 悬置系统设计流程
• 4.2 发动机总成悬置系统软件开发
• 4.2.1 软件设计平台
• 4.2.2 软件功能流程图
• 4.2.3 软件界面设计
• 4.2.3.1 软件主界面
• 4.2.3.2 参数输入
• 4.2.3.3 模态计算
• 4.2.3.4 悬置响应计算
• 4.2.3.5 灵敏度计算
• 4.2.3.6 优化计算
• 4.2.3.7 结果输出
• 4.3 本章小结
• 第五章 总结与展望
• 5.1 全文总结
• 5.2 展望
• 参考文献
• 攻读学位期间发表论文