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基于减振目标的动力总成悬置系统振动特性与控制研究

作　者: 胡春林
导　师: 张俊红
学　校: 天津大学
专　业: 动力机械及工程
关键词: 振动噪声动力总成悬置系统隔振优化设计动力学仿真
分类号: U463.33
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 202次
引　用: 5次
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内容摘要

发动机动力总成是汽车主要的振动源和噪声源之一,随着汽车向高速化和轻量化方向发展,振动噪声问题日益突出,人们对振动和噪声的要求越来越严格,汽车行驶的平顺性、乘坐舒适性越来越受到人们的关注。因此,动力总成的减振和隔振成为国内汽车行业亟待解决的问题。合理设计动力总成悬置系统,不但可以改善汽车的乘坐舒适性,还可以延长发动机和其它部件的使用寿命,是解决内燃机整机振动最为有效的办法。本文对悬置系统设计方法进行了比较全面的分析研究。在这一基础上,根据JNP客车上动力总成悬置系统的振动情况提出了比较实际有效的悬置系统减振设计方法,即改变悬置的角度和优化橡胶垫刚度参数,最终达到了减振的目的。本文首先测量了装配国产发动机的客车的振动情况,分析了振动较大的原因,同时还与配装进口发动机的同一车型的振动情况进行了对比,确立了改进目标;然后自行设计了实验台架并建立动力总成三维模型,获取了动力总成质量参数和惯性参数,找到了主惯性轴的位置,设计了合理的悬置角度;接着建立了系统的六自由度振动模型,并在ADAMS软件中建立其动力学仿真模型,输入实验得到的参数分析了动力总成悬置系统的固有特性;最后在MATLAB中以解耦度和悬置系统模态频率范围为目标,对悬置垫刚度参数进行了优化,并对改进后的悬置系统进行了研究,取得了一定的减振效果。

全文目录

中文摘要  3-4
Abstract  4-8
第一章绪论  8-15
  1.1 汽车工业的发展对车辆舒适性提出的新要求  8-9
  1.2 内燃机振动控制研究现状  9
  1.3 发动机悬置系统研究现状  9-12
  1.4 虚拟设计技术在内燃机设计上的应用及进展  12-13
    1.4.1 虚拟设计的概念  12-13
    1.4.2 应用及其进展  13
  1.5 本文的主要工作  13-15
第二章动力总成振动隔离系统理论  15-24
  2.1 内燃机整机振动及其隔离  15-21
    2.1.1 弹性支承静力学特性  15-17
    2.1.2 物体惯性主轴  17-18
    2.1.3 刚体—多弹性支承系统运动形态规律  18-20
    2.1.4 斜置式支承系统  20-21
  2.2 隔振器分类  21-22
    2.2.1 弹性隔振器  21-22
    2.2.2 液压隔振器  22
    2.2.3 主动隔振器和半主动隔振器  22
  2.3 隔振器位置的选择  22-23
  2.4 隔振系统评价指标  23
    2.4.1 传递率  23
    2.4.2 动力装置模态解耦度  23
    2.4.3 横向转动频率  23
  2.5 本章小结  23-24
第三章 JNP系列客车振动测试  24-36
  3.1 发动机基本参数  24-25
    3.1.1 发动机型谱  24
    3.1.2 发动机激励  24-25
  3.2 振动测试系统及测试方案  25-27
    3.2.1 振动测试系统  25-27
    3.2.2 测试方案  27
  3.3 JNP客车车内座椅振动测试  27-30
    3.3.1 传感器布置方式  27-28
    3.3.2 测试结果数据及图谱  28
    3.3.3 结果处理标准及结论  28-30
  3.4 JNP客车发动机悬置系统振动测试与评价  30-35
    3.4.1 测试方法  30
    3.4.2 测试结果  30-31
    3.4.3 结果分析  31-35
  3.5 本章小结  35-36
第四章动力总成悬置系统参数的获取  36-49
  4.1 动力总成质量和质心位置测取  36-38
    4.1.1 实验方法介绍  36
    4.1.2 质量参数的测量  36-38
  4.2 转动惯量的测量  38-44
    4.2.1 实验方法介绍  38-41
    4.2.2 实验台搭建和标定  41-44
    4.2.3 转动惯量测试结果  44
  4.3 惯性矩和主惯性轴的计算  44-46
  4.4 悬置参数的测取  46-48
  4.5 本章小结  48-49
第五章动力总成悬置系统优化设计  49-77
  5.1 隔振原理分析  49-53
    5.1.1 来自发动机的激振力  49-51
    5.1.2 来自地面的激励力  51-53
  5.2 发动机悬置系统动力学模型的建立  53-60
    5.2.1 动力总成动力学模型  53
    5.2.2 悬置垫的动力学模型  53-55
    5.2.3 动力总成悬置系统动力学模型的建立  55-60
  5.3 动力总成悬置系统优化设计原理  60-63
    5.3.1 主惯性轴和主弹性轴解耦  61
    5.3.2 针对激振力（力矩）的解耦  61-63
  5.4 动力总成悬置系统优化设计  63-74
    5.4.1 悬置系统优化设计数学建模  63-65
    5.4.2 原机计算结果  65-67
    5.4.3 优化设计结果  67-69
    5.4.4 悬置系统优化前后载荷响应对比  69-74
  5.5 隔振效果实验验证  74-76
  5.6 本章小结  76-77
第六章总结与展望  77-79
  6.1 全文总结  77
  6.2 展望  77-79
参考文献  79-83
攻读学位期间参加的主要科研项目  83-84
致谢  84-85
附表  85-91
  附表1 1/3 倍频带加权系数  85-86
  附表2 JNP6120LE客车振动评价指标计算结果  86-87
  附表3 JNP6127F-1 客车振动评价指标计算结果  87-88
  附表4 JNP6120K客车振动评价指标计算结果  88-89
  附表5 JNP6121KEA客车振动评价指标计算结果  89-90
  附表6 JNP6120LE客车改进后振动评价指标计算结果  90-91
附图  91-127
  附图1 JNP6120LE客车座椅振动测试均方根值谱  91-96
  附图2 JNP6127F-1 客车座椅振动测试均方根值谱  96-101
  附图3 JNP6120K客车座椅振动测试均方根值谱  101-106
  附图4 JNP6121KEA客车座椅振动测试均方根值谱  106-111
  附图5 JNP6120LE客车悬置振动速度谱  111-114
  附图6 JNP6127F-1 客车悬置振动速度谱  114-117
  附图7 JNP6120K客车悬置振动速度谱  117-120
  附图8 JNP6121KEA客车悬置振动速度谱  120-123
  附图9 JNP6120LE客车悬置振动速度谱(改进后)  123-125
  附图10 JNP6120LE客车座椅振动测试均方根值谱（改进后）  125-127

基于减振目标的动力总成悬置系统振动特性与控制研究

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