搜索汽車動力總成懸置系統多體動力學分析
2017-03-02 by:CAE仿真在線 來源:互聯網
| 汽車動力總成懸置系統多體動力學分析 |
| 作者:東風汽車技術中心 錢留華 郭靜 |
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摘要:論述了動力總成懸置系統力學特性的一般原理。以某車型動力總成三點懸置系統為例,利用多體動力學分析了該動力總成懸置解耦特性及動力總成在多種工況下質心的位移、懸置位移及支撐處反力進行了計算。文中論述了多體動力學法分析動力總成解耦計算及位移控制計算對動力總成懸置設計具有一定的指導意義。 關鍵詞:動力總成懸置系統,解耦,位移控制,多體動力學 1. 前言 動力總成懸置系統是指動力總成與車架或車身之間的彈性連接系統,包括汽車動力總和懸置元件,該系統設計的優劣直接影響汽車的乘坐舒適性。近年來,隨著汽車的輕量化設計及平衡性較差的四缸發動機的廣泛使用,尤其是發動機前置(橫置)前驅動型式在轎車中的廣泛應用,動力總成的振動對汽車平順的影響越來越突出。至今,有大量對動力總成懸置進行振動分析和優化的研究文獻。 動力總成懸置系統基本設計中,以下兩點為基本設計內容:(1)涉及動力總成懸置系統的六階固有頻率,以避免懸置系統與汽車的其他零部件系統(如車身、懸架系統)共振;盡可能使懸置系統在六個方向的振動互不耦合,尤其是動力總成在垂直方向的振動和沿曲線方向的扭轉振動和其他方向的振動解耦。(2)在汽車的各種行駛工況下(東風公司技術中心規定了20 種工況),動力總成質心的位移應控制在制定的范圍內,懸置在各彈性主軸方向的變形應處于設定的工作剛度位置。 本文利用多體動力學,針對以上兩點內容分別進行了分析動力總成懸置解耦分析及動力總成懸置系統位移及支撐點力在各種工況下受力計算。 2. 動力總成懸置系統的力學特性 進行動力總成懸置系統力學分析時,動力總成視為六自由度剛體,由n 個懸置支撐在車架、副車架或車身上。懸置簡化為三個垂直的彈性主軸方向(u、v 和w 方向)具有剛度和阻尼的元件(如圖 1)。
 圖 1 動力總成懸置系統動力學模型
由式3 可求解得到特征值Wij ( 圓頻率) 和與之對應的特征向量  動力總成懸置系統的模態頻率 
3. 動力總成懸置系統多體動力學分析 3.1 模態解耦計算 如圖 2 所示為某車型動力總成懸置系統動力學模型,動力總成質量為164.5kg,采用三點懸置布置,其中左、右懸置分別布置在變速箱、發動機鏈輪殼上部,分別與機艙左、右縱梁 連接,抗扭懸置布置在變速箱上。變箱側懸置及發動機側懸置垂直布置,承受了動力總成主要載荷,抗扭懸置與x 軸呈11.6 度角布置,用bushing 元件連接動力總成與車架用來模擬實現懸置力學功能,各懸置點位置和剛度如表1 所示。
 圖 2 動力總成懸置系統多體動力學模型
表1 懸置坐標及剛度 
表2 動力總成懸置振動頻率及解耦率(x,y,z 為整車坐標系方向) 
率才77.15,繞y 軸方向轉動才79.52(發動機橫置),頻率分布不太理想。需進一步優化才能符合設計要求。優化流程如圖3 所示。
 圖3 優化流程圖 變量:各懸置位置、安裝角度及剛度 約束條件:
經優化計算后結果如下:
3.2 位移控制計算 在進行動力總成懸置位移控制計算時,按東風技術中心懸置設計標準,其載荷工況有20種。在各種工況下動力總成的位移控制在指定的范圍內。
 圖 4 某乘用車動力總成懸置系統位移控制仿真模型
表5 各懸置剛度曲線 
4. 結論 建立動力總成懸置系統多體動力學模型,分別進行了模態解耦計算及優化和位移控制計算。計算結果表明利用多體動力學懸置系統分析可很好的設計動力總成隔振性能,同時能控制動力總成在各種工況下的運動,并為懸置支架的結構設計提供載荷輸入。 5. 參考文獻 1.上官文斌, 蔣學峰.發動機懸置系統的優化設計[ J] .汽車工程, 1992,( 2) : 17- 19. 2.閻紅玉, 徐石安.發動機- 懸置系統的能量法解耦及優化設計[ J] .汽車工程, 1993, ( 2) : 24-26.(end) |
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