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商用车驾驶室空气悬置系统仿真分析与优化匹配

作　者: 申可生
导　师: 姚为民
学　校: 吉林大学
专　业: 车辆工程
关键词: 驾驶室空气悬置多体系统动力学 DOE 正交设计
分类号: U463.33
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 115次
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内容摘要

随着我国汽车工业的迅猛发展和人民生活水平的不断提高,汽车现在已经成为老百姓日常生活中不可缺少的重要工具,其中作为国民经济建设重要工具的商用车也逐渐了受到人们的关注。如今,人们对提高商用车乘坐舒适性的要求愈发强烈,驾驶室的乘坐舒适性越来越得到人们的重视,对驾驶室悬置系统减振技术的研究也逐步展开并深入。本文结合国家863项目“高品质重型商用车集成开发先进技术”及某汽车公司某型号商用车驾驶室空气悬置系统的实际开发项目,利用ADAMS软件建立了某型号商用车驾驶室空气悬置系统的虚拟样机模型,在对模型进行验证的基础上对驾驶室空气悬置系统的减振性能进行了仿真分析。以驾驶室空气悬置系统传递率作为最终评价指标,运用结合正交试验设计的DOE技术对影响驾驶室空气悬置系统减振性能的关键参数进行了优化匹配,结果表明优化后的参数匹配方案使驾驶室空气悬置系统的减振性能有所提高,说明结合正交试验设计的DOE技术方法是可行的、有效的。全文共分七章:第一章首先介绍了驾驶室悬置系统对于提高驾驶室平顺性和乘坐舒适性的重要作用以及驾驶室悬置系统的定义、分类、主要功能、悬置系统中常用的弹性元件及其特点;然后介绍了国内外商用车驾驶室悬置系统的发展现状;最后阐述本论文的研究目的、意义以及主要研究内容。第二章介绍虚拟样机技术,主要介绍了虚拟样机技术的理论基础多体系统动力学的发展、主要任务、研究方法以及应用多体系统动力学理论解决汽车动力学实际问题所需步骤,此外对ADAMS软件也进行了较为详细的介绍,主要包括ADAMS软件的特点、模块分类及其基本算法理论。第三章首先介绍了空气弹簧的类型及其特点,然后介绍了驾驶室空气悬置系统相关试验的试验过程、方法及试验结果,试验包括空气弹簧弹性特性试验、减振器阻尼特性试验、整装备驾驶室质心和转动惯量测量试验以及驾驶室空气悬置系统模态试验。第四章介绍了建立驾驶室空气悬置系统虚拟样机模型的过程。首先介绍了样车驾驶室空气悬置系统的结构;然后介绍了ADAMS软件的建模方法和建模所需参数及其获得途径;接着介绍了驾驶室空气悬置系统虚拟样机模型的具体建立过程;最后对所建立的虚拟样机模型进行验证,以保证模型的正确性,为下一步的模型振动仿真分析奠定基础。第五章对驾驶室空气悬置系统进行振动仿真分析。首先介绍了振动分析在ADAMS软件中的实现;然后介绍了评价汽车振动的主、客观评价方法,通过对上述两种评价方法的对比,确定采用客观评价方法并以驾驶室空气悬置系统的传递率作为最终评价指标,对本文所研究的驾驶室空气悬置系统进行直观的量化分析;最后介绍了在ADAMS软件中进行振动仿真分析的一般过程,并对样车驾驶室空气悬置系统进行振动仿真分析及仿真结果的分析。第六章对驾驶室空气悬置系统进行优化匹配。首先介绍了ADAMS软件中的参数化设计及正交试验设计方法;然后介绍了结合正交设计的DOE分析过程,并根据相应的过程对本文所研究模型进行优化匹配;最后利用极差分析法对试验结果进行处理,通过对DOE分析及极差分析所得的两种匹配方案进行对比从而确定最终的优化匹配方案。第七章为全文总结与展望,主要阐述本文的研究工作、所得结论以及今后的研究展望。

全文目录

摘要  4-6
ABSTRACT  6-13
第1章绪论  13-23
  1.1 引言  13
  1.2 驾驶室悬置系统简介  13-18
    1.2.1 驾驶室悬置系统定义  13-14
    1.2.2 驾驶室悬置系统分类  14
    1.2.3 驾驶室悬置系统常用弹性元件  14-17
    1.2.4 驾驶室悬置系统主要作用  17-18
  1.3 驾驶室悬置系统国内外发展状况  18-19
  1.4 本文研究目的及意义  19
  1.5 本文主要研究内容  19-23
第2章虚拟样机技术及ADAMS 软件介绍  23-31
  2.1 虚拟样机技术  23-24
  2.2 多体系统动力学  24
  2.3 ADAMS 软件介绍  24-26
    2.3.1 ADAMS 软件及其特点  24-25
    2.3.2 ADAMS 软件模块简介  25-26
  2.4 ADAMS 软件基本算法  26-30
    2.4.1 坐标系的选择  26-27
    2.4.2 初始条件分析  27-29
    2.4.3 静力学分析  29
    2.4.4 运动学分析  29-30
  2.5 本章小结  30-31
第3章驾驶室空气悬置系统试验  31-45
  3.1 空气弹簧  31-33
    3.1.1 空气弹簧简介  31
    3.1.2 空气弹簧的类型  31-32
    3.1.3 空气弹簧的特点  32-33
  3.2 驾驶室空气悬置系统悬置元件试验  33-39
    3.2.1 空气弹簧弹性特性试验  34-36
    3.2.2 减振器阻尼特性试验  36-39
  3.3 整装备驾驶室质心和转动惯量测量试验  39-41
    3.3.1 试验对象  39-40
    3.3.2 试验用仪器设备  40
    3.3.3 试验方法  40
    3.3.4 试验结果  40-41
  3.4 驾驶室空气悬置系统模态试验  41-43
    3.4.1 试验用仪器设备  41-42
    3.4.2 试验方法  42
    3.4.3 试验结果  42-43
  3.5 本章小结  43-45
第4章驾驶室空气悬置系统模型建立  45-59
  4.1 样车悬置系统介绍  45-46
  4.2 ADAMS 软件建模方法  46-47
  4.3 系统建模参数  47-49
  4.4 悬置系统模型的建立  49-55
    4.4.1 几何模型的导入  49-50
    4.4.2 定义模型质量参数和约束  50-52
    4.4.3 悬置系统模型的简化  52-55
  4.5 悬置系统模型的验证  55-58
    4.5.1 自由度验证  55-56
    4.5.2 静平衡验证  56-57
    4.5.3 系统振动模态验证  57-58
  4.6 本章小结  58-59
第5章驾驶室空气悬置系统振动仿真分析  59-67
  5.1 振动分析介绍  59
  5.2 悬置系统减振性能评价指标  59-60
  5.3 悬置系统振动仿真分析  60-65
    5.3.1 定义输入通道和振动激励  60-61
    5.3.2 定义输出通道  61-62
    5.3.3 仿真及结果分析  62-65
  5.4 本章小结  65-67
第6章驾驶室空气悬置系统的优化匹配  67-79
  6.1 ADAMS 中的参数化设计  67-68
  6.2 正交试验设计简介  68-69
  6.3 结合正交设计的 DOE 分析  69-76
    6.3.1 建立 DOE 试验设计目标  69-70
    6.3.2 建立多级振动脚本  70-71
    6.3.3 确定试验设计方案  71-74
    6.3.4 运行 DOE 分析  74-76
  6.4 试验结果的处理与验证  76-78
    6.4.1 试验结果的处理  76-77
    6.4.2 试验结果的验证  77-78
  6.5 本章小结  78-79
第7章全文总结与展望  79-81
  7.1 全文总结  79-80
  7.2 研究展望  80-81
参考文献  81-85
致谢  85

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