动力总成悬置系统频率和解耦率的稳健优化方法

由于测量误差、安装误差及老化等原因,动力总成悬置的刚度存在一定程度的误差或波动,从而悬置系统的频率和解耦率必然有一定程度的不确定性。考虑到通常容易得到悬置刚度的变化范围,在不需了解其统计特性的情况下,采用区间数描述悬置刚度、悬置系统的频率及解耦率的不确定性。给出了计算悬置系统频率和解耦率变化范围的改进区间截断方法,并验证了其计算精度。为提高悬置系统频率和解耦率的稳健性,提出一种区间型稳健优化方法（简称区间优化）对悬置刚度进行稳健设计。对某轿车悬置系统的频率和解耦率进行了稳健优化,结果表明,对于该悬置系统,稳健优化方法可以较大幅度地提高悬置系统侧倾和俯仰方向频率的稳健性,避免了悬置系统与其它零部件产生共振。与确定性优化相比,悬置系统在垂直方向和绕发动机曲轴扭转方向解耦率稍有降低,但能够满足悬置系统解耦布置的要求     

计及隔振率的发动机悬置系统稳健优化设计

发动机悬置系统的隔振率和解耦率是汽车动力总成设计的两个主要性能指标,通过ISIGHT软件集成MATLAB与ADAMS软件,建立计及隔振率的悬置系统稳健优化数学模型。考虑到橡胶悬置的生产工艺,将悬置的各向刚度值处理成耦合变量,以整车下悬置系统的频率合理分配为约束,并利用PSO优化算法对发动机悬置系统参数进行多目标优化求解。实车试验验证该方法的有效性,提高发动机悬置系统设计的实用性。     

基于惯性参数的动力总成悬置系统解耦分析

基于传统的动力总成悬置系统6自由度模型,可得到与6自由度相关的解耦率。而通过商业软件Adams建立动力总成悬置系统模型并利用vibration插件进行计算时,平动方向上的解耦率与传统6自由度模型相同,而转动方向上的三个分量被分解为6个与惯性参数相关的分量。基于Adams模态能量表达,用Matlab软件编写动力总成悬置系统的解耦率计算程序,利用多目标优化方法对悬置系统进行优化设计。结果表明,对悬置刚度进行优化能有效提高解耦率。     

混沌免疫遗传算法在汽车悬置系统设计中的应用

传统的悬置系统参数优化方法容易使优化结果陷入局部最优,遗传算法因其易于早熟收敛而限制了实际优化效果,为此提出使用混沌免疫遗传算法对汽车动力总成悬置系统参数进行优化设计。优化设计中,以动力总成悬置系统六自由度能量解耦为目标函数,以悬置刚度和安装角度为优化变量,并考虑悬置系统的模态频率匹配、能量解耦率、悬置静态剪切和压缩变形等约束条件。优化结果表明,基于设计的寻优方法,改善动力总成悬置系统与整车匹配程度,提高动力总成悬置系统的隔振性能。     

动力总成悬置系统解耦布置的鲁棒性分析

基于实验设计方法,仿真分析了汽车动力总成悬置系统解耦布置的鲁棒性。以某款车的动力总成悬置系统为例,计算了悬置静刚度对悬置系统固有频率和解耦率变化的贡献率,识别出了对悬置系统解耦布置影响较大的悬置静刚度参数。算例结果表明,悬置系统固有频率和解耦率的变化是多个刚度参数共同作用的结果,悬置系统三个平动方向的固有频率和解耦率受刚度参数变化的影响较小,三个转动方向的固有频率和解耦率受刚度参数变化的影响较大。文中方法为设计解耦布置优良、稳健的动力总成悬置系统提供了一般的分析方法和理论依据。     

动力总成悬置系统固有频率和解耦率的区间分析方法

在动力总成悬置的制造、安装和汽车的使用过程中，悬置的刚度存在一定程度的不确定性。因此，悬置系统的频率和解耦率必然不是确定值。为研究悬置系统频率和解耦率的变化特征，进而解其性能的稳健性，文中给出一种区间分析方法。在已知悬置刚度的变化范围而不需解其统计特性的情况下，用区间数学中的区间数描述其变化的不确定性，基于组合方法计算悬置系统固有频率和解耦率的精确变化范围。给出区间可靠度的计算公式，用于表征悬置系统频率和解耦率的设计稳健性。计算某轿车悬置系统的频率以及沿垂直方向和绕发动机曲轴扭转方向解耦率的区间可靠度。计算结果表明，当悬置刚度在其设计名义值附近波动时，动力总成悬置系统的悬置刚度需要进行优化，以提高固有频率及垂直方向和绕发动机曲轴扭转方向解耦率的设计稳健性。     

汽车动力总成悬置系统鲁棒优化算法

应用鲁棒优化设计理论,考虑设计变量的不确定性对优化设计结果的影响,建立鲁棒优化模型。以动力总成悬置系统能量解耦为目标,悬置刚度参数为设计变量,考虑设计目标的均值和标准差,建立动力总成悬置系统的鲁棒优化模型。针对粒子群算法求解容易陷入局部最优解的问题,采用混合粒子群算法对动力总成悬置系统的悬置刚度参数进行鲁棒优化,并用Monte Carlo方法进行分析,以考察设计值的变化对目标函数的影响。结果表明,优化方法可以有效提高悬置系统的鲁棒性。     

液阻悬置动特性建模及汽车动力总成悬置系统振动控制优化

给出了表征液阻悬置动态特性与激振频率相关性的五参数分数导数模型,模型中的五个参数具有明确的物理意义.建立了含有液阻悬置的六自由度动力总成悬置系统振动分析模型,在路面垂直位移激励下,给出了动力总成质心位移和悬置支承点动反力频响特性的计算公式.为降低动力总成质心位移和悬置支承点动反力的振动幅值,给出了基于遗传算法和序列二次规划算法的优化设计方法,对一轿车动力总成中含有的两个液阻悬置的动态特性进行了优化设计.优化结果表明,利用该优化方法得到的液阻悬置的动态特性,可以有效地降低动力总成在垂直方向振动以及悬置支承点动反力的振动幅值.     

轻型商用车动力总成悬置系统隔振优化研究

以某轻型商用车设计开发阶段动力总成悬置系统的隔振优化问题作为研究对象，充分利用该动力总成悬置系统的基本特征，通过建立ADAMS仿真计算模型，掌握悬置系统的固有特性，并且获知系统y 向与z 向、x 向与γ 向的频率间隔太小，存在重叠趋势，在y-α-γ 方向存在较为明显的耦合振动。为了通过优化改善系统隔振性能，针对原状态下的悬置系统，研究了悬置刚度和悬置位置对系统隔振特性的影响规律。结果表明：左右悬置的侧向刚度对y-α-γ 方向的耦合影响较大；在一定范围内，前后悬置位置的靠拢可以显著提高系统的解耦度。依据系统隔振特性的影响规律，结合车型开发的现实条件，对悬置刚度和悬置位置进行了优化分析。优化后悬置系统固有频率间隔增大、各向解耦度显著提高，很好改善了原状态下存在的耦合现象。最后，计算悬置系统的振动响应特性曲线，发现优化后各悬置点的振动响应幅值总体下降，系统的隔振性能得到显著提高。     

大客车空调压缩机悬置机构优化仿真

改进大客车常用曲轴连杆式空调压缩机悬置机构,基于与汽车动力总成悬置系统的相似性,考虑发动机振动和带传动对压缩机振动影响,建立压缩机总成—发动机集总参数模型。以系统能量解耦率为优化目标,系统固有频率和悬置刚度约束作为约束条件,悬置的三向刚度值为设计变量进行优化设计。基于ADAMS建立压缩机总成—发动机动力学模型,仿真结果表明悬置机构改进后压缩机振动减弱,优化后悬置支反力、压缩机质心纵向位移和绕转动轴角加速度明显下降,证明改进悬置机构和优化方法对压缩机隔振的可行性和有效性。     

某装载机动力总成悬置系统隔振性能优化

以某工程装载机动力总成悬置系统为研究对象,为改善其隔振性能,对悬置系统固有频率进行优化配置的同时对其解耦率进行优化布置。以悬置静刚度和安装位置为优化参数,对固有频率和解耦率进行优化匹配。结果表明,优化后悬置系统各阶固有频率分配更加合理,垂直方向和绕曲轴方向解耦率得到显著提高,并仿真分析了优化方案的可靠性,最后通过实车测试验证了悬置系统的隔振性能得到较大改善。     

基于Matlab的动力总成悬置系统解耦优化

以某车型怠速运转时方向盘剧烈抖动为背景,测量动力总成和悬置参数,建立了动力总成悬置系统的6自由度数学模型,通过解耦计算,发现各个方向耦合比较严重,需要进行系统优化设计;应用撞击中心理论,对前后悬置位置进行调整,然后以悬置系统的刚度、悬置倾斜角度为约束变量,使用Matlab的多目标优化函数fgoalattain,以6个方向的耦合最小为目标函数进行优化设计,结果表明此方法能够在一定的约束范围内较好的实现各个方向的解耦,具有较高的实用价值。     

液压挖掘机动力总成悬置系统隔振性能分析与优化

以某型国产液压挖掘机为研究对象,建立动力总成悬置系统数学模型与Adams动力学模型,仿真分析结果表明系统存在严重的耦合现象,隔振性能不理想。利用Isight软件集成Matlab,以悬置刚度参数作为设计变量,悬置系统能量解耦率为目标函数,以固有频率合理分配为约束条件,建立优化模型并开展灵敏度分析与优化分析,优化后系统解耦程度得到明显改善,优化方案对液压挖掘机动力总成悬置系统实车优化具有一定参考价值。     

随机振动下偏心隔振系统仿真分析

针对存在严重偏心的机载设备，通过载荷解耦计算各点支撑承受质量载荷，确定隔振系统固有频率，计算系统的刚度和阻尼；将系统中隔振器简化为线性弹簧阻尼单元，建立隔振系统的有限元模型，采用基础运动法分析隔振系统在随机振动下的加速度响应，最后根据试验结果优化隔振器的刚度和阻尼，使隔振系统的Y向在随机振动下的加速度响应误差从44.95%降到7.47%，固有频率误差从37.43%降到-0.25%，其他两个方向的仿真误差也都显著降低，获得较精确的隔振系统动力学模型，为偏心机载设备隔振设计提供指导依据。     

固定解耦式液压悬置集总参数建模及模型修正

针对经典液压悬置集总参数模型无法准确反映固定解耦式液压悬置动特性的问题,分别提出了一种新的液压悬置集总参数模型和一种经典液压悬置集总参数模型的修正模型。两种模型中均考虑了解耦膜刚度对上液室体积柔度的影响,前者将解耦膜显式等效为一弹簧,增加了解耦膜刚度和等效泵吸面积两个参数;后者在经典集总参数模型基础上,根据解耦膜刚度对上液室体积柔度进行了修正,具有更简洁的表达形式。然后使用有限元分析方法辨识了解耦膜刚度和等效体积柔度,以及其余集总参数。最后将辨识得到的集总参数代入模型中后仿真计算发现,考虑解耦膜刚度以后,两种集总参数模型均可准确地预测固定解耦式液压悬置的动刚度和滞后角,而传统液压悬置的集总参数模型无法准确反映该类型液压悬置动态特性。     

动力总成悬置系统优化隔振性能的实践

采用MSC ADAMS/View建立动力总成悬置系统多体动力学模型,并结合怠速工况下各悬置元件振动响应测试结果验证模型的正确性。根据能量法解耦理论,以各悬置元件刚度为设计变量,以固有频率合理匹配为约束,选取动力总成在激励作用方向能量解耦度的提高为优化目标,改善某经济型轿车在怠速工况时的振动特性。结果表明,仅以刚度为设计变量在一定程度可以实现解耦度的提高,要达到完全解耦,还需考虑其它影响因素。     

具有单向离合器的多楔带附件驱动系统旋转振动建模及参数优化设计

建立有单向离合器装置的三轮-多楔带附件驱动系统的非线性旋转振动数学模型。用Gear数值算法求解从动轮与张紧臂的角度波动。计算结果表明,有单向离合器装置时从动轮与张紧臂的角度波动、各带段的动态张力、带-轮间的滑移率等系统动态特性均明显减小。计算、研究单向离合器弹簧刚度的大小、附件轴与从动轮转动惯量比的大小对系统动态特性的影响。以张紧臂角度波动、单向离合器弹簧扭矩、带-从动轮间的滑移率最小为优化目标,建立单向离合器弹簧刚度和附件轴转动惯量两参数优化设计数学模型。结果表明,优化后的系统参数,三轮-多楔带传动系统的动态特性均得到一定程度的改善。文中单向离合器装置三轮-多楔带传动系统的建模、动态特性求解及参数优化设计方法,为发动机前端附件驱动系统的旋转振动控制提供参考。     

基于混沌粒子群算法的冰箱压缩机隔振优化设计

冰箱压缩机隔振系统的参数寻优问题关系到隔振成败,传统参数优化设计存在容易陷入局部最优和迭代发散问题。针对该问题建立压缩机4 点隔振的动力学模型,提出以隔振系统的6 自由度能量最大程度解耦为优化目、以4 点支撑的各向刚度为设计参数的系统频率离散分配优化方法,首次采用基于罚函数约束的混沌粒子群算法进行隔振参数寻优求解。结果表明,优化后隔振系统固有频率分配更加合理,主要方向解耦率得到显著提高。混沌粒子群算法克服传统序列二次规划法容易陷入局部最优的缺点,所得系统隔振效果优良,相对于遗传算法优化结果解耦程度更高。动力学仿真分析验证所提优化方法的合理性和有效性。