毕业论文---发动机悬置系统设计流程及其分析与优化

目 录

第一章 绪论 ..................................................................................................................................... 1

1.1 课题的来源与研究意义 ................................................................................................... 1 1.2 国内外研究现状 ............................................................................................................... 1

1.2.1 国外研究现状 ....................................................................................................... 2 1.2.2 国内研究现状 ....................................................................................................... 3 1.3 主要研究内容 ................................................................................................................... 4 第二章 发动机悬置设计理论基础 ................................................................................................. 6

2.1 发动机动力总成的激振力 ............................................................................................... 6 2.2 发动机悬置系统动力学模型的建立 ............................................................................... 7

2.2.1 发动机动力总成动力学模型 ............................................................................... 8 2.2.2 悬置元件的动力学模型 ....................................................................................... 8 2.2.3 发动机悬置系统动力学模型的建立 ................................................................. 10 2.2.4 悬置系统动力学方程及其分析 ......................................................................... 10 2.3 隔振理论分析 ................................................................................................................. 12

2.3.1 隔离发动机的激振力 ......................................................................................... 13 2.3.2 隔离来自路面的振动 ......................................................................................... 14 2.3.3 传递率分析 ......................................................................................................... 14 2.4 发动机悬置系统解耦理论 ............................................................................................. 15

2.4.1 弹性中心法 ......................................................................................................... 16 2.4.2 刚度矩阵解耦法 ................................................................................................. 16 2.4.3 能量法解耦 ......................................................................................................... 17 2.5 本章小结 ......................................................................................................................... 17 第三章 发动机悬置系统设计流程 ............................................................................................... 18

3.1 发动机动力总成参数的测量 ......................................................................................... 18 3.2 悬置点布置方法 ............................................................................................................. 19

3.2.1 悬置点数 ............................................................................................................. 19 3.2.2 悬置布置形式 ..................................................................................................... 21 3.2.3 发动机悬置的配置特点 ..................................................................................... 23 3.3 悬置元件的介绍 ............................................................................................................. 25

3.3.1 橡胶悬置元件 ..................................................................................................... 25 3.3.2 液压悬置元件 ..................................................................................................... 26 3.4 悬置支架的设计 ............................................................................................................. 29 3.5 发动机悬置系统的评价 ................................................................................................. 29 3.6 发动机悬置系统的优化 ................................................................................................. 30 3.7 悬置系统设计流程 ......................................................................................................... 31 3.8 本章小结 ......................................................................................................................... 33 第四章 在ADAMS中发动机悬置系统进行仿真分析与优化 ....................................................... 34

4.1 悬置系统动力学模型的建立 ......................................................................................... 34

4.1.1 参数化建模介绍 ................................................................................................. 34 4.1.2 模型的简化 ......................................................................................................... 35 4.1.3 模型的建立 ......................................................................................................... 35 4.2 悬置系统的分析与评价 ................................................................................................. 37

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4.3 发动机悬置系统的参数化分析 ..................................................................................... 42

4.3.1 ADAMS参数化分析原理 ...................................................................................... 42 4.3.2 建立设计变量 ..................................................................................................... 43 4.3.3 创建设计目标 ..................................................................................................... 44 4.3.4 产生仿真分析脚本 ............................................................................................. 44 4.3.5 试验设计 ............................................................................................................. 44 4.3.6 灵敏度分析 ......................................................................................................... 47 4.3.7 优化设计 ............................................................................................................. 48 4.4 本章小结 ......................................................................................................................... 49 第五章 对ADAMS进行初步二次开发 ........................................................................................... 50

5.1 定制用户界面 ................................................................................................................. 50 5.2 创建宏命令 ..................................................................................................................... 53 5.3 二次开发成果 ................................................................................................................. 53 5.4 本章小结 ......................................................................................................................... 57 第六章 总结与展望 ....................................................................................................................... 58

6.1 全文总结 ......................................................................................................................... 58 6.2 展望 ................................................................................................................................. 59 参考文献......................................................................................................................................... 60 攻读学位期间发表论文 ................................................................................................................. 63

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插 图 清 单

图2-1 橡胶悬置的三维力学模型 .......................................................................................... 8 图2-2 橡胶悬置的一维力学模型 .......................................................................................... 9 图2-3 发动机悬置系统一般动力学模型............................................................................. 10 图2-4发动机悬置系统隔离发动机激振力原理简图 .......................................................... 13 图2-5 发动机悬置系统隔离路面振动原理简图 ................................................................. 14 图2-6 不同阻尼比情况下的传递率曲线图......................................................................... 15 图3-1 三点支承悬置系统 .................................................................................................... 20 图3-2 四点支承悬置系统 .................................................................................................... 20 图3-3 平置式悬置系统简图 ................................................................................................. 21 图3-4 斜置式悬置系统示意图 ............................................................................................ 21 图3-5 会聚式悬置系统简图 ................................................................................................ 23 图3-6 理想悬置元件的刚度（阻尼）曲线......................................................................... 25 图3-7 橡胶悬置元件 ............................................................................................................ 25 图3-8 橡胶悬置元件的基本结构 ........................................................................................ 26 图3-9 液压悬置元件 ............................................................................................................ 26 图3-10 简单液压悬置原理简图 .......................................................................................... 27 图3-11 惯性通道式液压悬置原理简图 ............................................................................... 27 图3-12 非耦合液压悬置元件与橡胶悬置元件阻尼和刚度的比较图 ............................... 28 图3-13 耦合悬置元件与非耦合悬置元件的刚度曲线比较图 ........................................... 28 图3-14 发动机悬置系统设计流程 ...................................................................................... 32 图4-1 线性弹簧阻尼器力学模型 ........................................................................................ 36 图4-2 ADAMS中发动机悬置系统刚体模型 ...................................................................... 37 图4-3 悬置系统一阶振型 .................................................................................................... 38 图4-4 悬置系统二阶振型 .................................................................................................... 39 图4-5 悬置系统三阶振型 .................................................................................................... 39 图4-6 悬置系统四阶振型 .................................................................................................... 40 图4-7 悬置系统五阶振型 .................................................................................................... 40 图4-8 悬置系统六阶振型 .................................................................................................... 41 图4-9 悬置系统一阶模态频率灵敏度方框图 ..................................................................... 47 图4-10 悬置系统二阶模态频率灵敏度方框图 ................................................................... 47 图4-11 悬置系统三阶模态频率灵敏度方框图 ................................................................... 48 图4-12 优化分析界面 .......................................................................................................... 48 图5-1 自定义菜单 ................................................................................................................ 52 图5-2 参数输入对话框 ........................................................................................................ 52 图5-3 基于ADAMS二次开发的发动机悬置分析优化系统使用流程 ............................ 54 图5-4 程序介绍 .................................................................................................................... 54 图5-5 参数输入界面 ............................................................................................................ 55 图5-6 对悬置系统进行模态分析界面 ................................................................................ 55 图5-7 对模态频率、能量分布结果进行分析界面 ............................................................. 56 图5-8 试验设计后按脚本运行仿真界面............................................................................. 56 图5-9 优化分析界面 ............................................................................................................ 57

III

表 格 清 单

表4-1 参数化点坐标 ............................................................................................................ 36 表4-2 发动机动力总成质量、转动惯量及惯性积 ............................................................. 36 表4-3 悬置元件静刚度 ........................................................................................................ 37 表4-4悬置元件位置 ............................................................................................................. 37 表4-5 悬置系统六个模态的固有频率 ................................................................................ 38 表4-6发动机悬置系统六个模态中各个自由度的能量分布百分比 .................................. 41 表4-7 响应的统计结果 ........................................................................................................ 46 表4-8 优化后的悬置刚度 .................................................................................................... 49 表4-9 优化后系统的模态频率及该频率下的能量分布百分比 ......................................... 49

IV