轿车副车架隔振性能的动态建模研究

【摘要】随着副车架这一底盘部件慢慢成为家用轿车的标准配备，副车架的功用及其对整车性能的影响也越来越受到人们的关注。副车架及其悬置可以隔离发动机振动向其他底盘部件的传递，而且副车架的质量、结构柔性、悬置刚度和悬置阻尼系数均会对其隔振性能产生重要影响。为对副车架及其悬置系统的隔振性能进行准确的建模研究，本文首先利用Adams/Car软件建立了能够动态输出激励力与激励力矩的发动机模型，以及包含副车架与悬置系统的整车仿真模型，然后通过频域分析方法研究了副车架系统各参数对其隔振性能的影响，最后通过时域仿真验证了模型的有效性，并研究了副车架对整车行驶性能的影响。本文的研究主要包含以下几个方面：1.动态发动机模型的建立。为在整车仿真中得到准确的发动机瞬态激励，本文通过对Adams/Car中的Powertrain模板进行改进而嵌入了动态发动机模型。动态发动机模型并不基于MAP图计算输出扭矩，而是根据当前时刻曲轴转角、曲轴转速及油门开度对“缸内压力示功图”进行插值，得到某工况点的缸内压力，然后通过曲柄连杆动力学模型计算发动机瞬时输出扭矩，曲柄连杆机构对发动机机体的约束反力和力矩构成发动机的激励来源。本文利用Adams用户子程序将动态发动机模型嵌入Adams/Car，并详细介绍了子程序的功能、类型及实现方法，最后对动态发动机模型的有效性进行了验证。2.副车架的柔性动力学模型的建立。为研究副车架柔性对隔振性能的影响，本文实现了基于Adams/Car的副车架柔性化建模。首先利用有限元工具建立副车架有限元模型，然后进行自由模态分析并生成模态中性文件，最后将模态中性文件导入Adams/Car中形成包含柔性副车架的刚柔耦合前悬架模型。3.副车架隔振性能分析。利用Adams/Vibration分析了发动机-副车架-悬置12自由度振动系统的隔振特性，以发动机激励力（力矩）为输入，以副车架悬置轴向力为输出，得到了副车架悬置力的频响特性曲线，研究了副车架质量、副车架结构柔性、副车架悬置刚度以及悬置阻尼系数对其频响特性的影响，并对副车架及悬置系统的设计提出建议。分析结果表明，在保证使用条件前提下，副车架设计时应尽量减小质量和悬置轴向刚度，以改善副车架刚体模态频率分布及其隔振性能。此外，副车架应尽量提高结构刚度，以减小在发动机激励下低阶结构模态发生共振的可能性。副车架悬置阻尼对削减共振峰有较大作用，但应满足“低频大阻尼、高频小阻尼”的特点。4.副车架对整车性能的影响研究。本文最后对整车模型进行了加速共振工况、行驶平顺性工况、操纵稳定性工况的仿真分析，验证了副车架各参数对隔振性能的影响。安装副车架后能够有效隔离发动机振动向车身的传递，提高整车舒适性；但副车架悬置柔性会降低悬架系统刚度，影响整车操纵稳定性。
【作者】赵帅；
【导师】管欣；
【作者基本信息】吉林大学，车辆工程，2014，硕士
【关键词】副车架；动态建模；隔振；车辆动力学；用户子程序；

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