纯电动汽车动力总成悬置系统的振动分析和优化设计

【摘要】：随着传统内燃机汽车尾气排放所造成的环境污染问题日趋严重,更加清洁、环保的新能源汽车的发展已经成为未来汽车工业的主要发展趋势。新能源汽车中的纯电动汽车具有零排放、低噪声和机械结构简单等特点,其发展前景很广阔。由驱动电机、固定速比减速器及差速器一体化设计组成的动力总成振动激励和不平路面随机激励是纯电动汽车的两个主要激振源,改善动力总成的隔振特性作为整车NVH性能设计的重要一环,对车辆的乘坐舒适性有着重要影响。设计良好的悬置系统能够有效地降低动力总成传递到车身、座椅上的振动,因此有必要对电动车的动力总成悬置系统进行振动分析与优化设计。本文利用某企业的一款纯电动汽车的电驱动动力总成作为研究对象,以机械系统振动理论与隔振技术为理论基础,借鉴传统内燃机汽车动力总成悬置系统的设计方法,结合纯电动车动力总成的特点,对其悬置系统进行优化设计,获得了更好的设计方案,具有一定的工程实际意义。本文的主要工作内容有以下几点:①采用拉格朗日方程建立了纯电动汽车动力总成悬置系统的动力学模型,分别采用Adams/Vibration振动分析模块和MATLAB软件对原始悬置系统方案进行模态分析,获取系统的固有频率、模态振型和能量解耦率等主要模态信息。②运用白噪声频谱分析法着重定性分析和研究系统在电机输出简谐扭矩作用下的稳态响应,获取悬置系统在三个橡胶悬置点处的支承动反力和动力总成质心加速度的稳态响应频谱图。③以能量解耦率最大化为目标、合理配置系统固有频率为约束条件和悬置刚度参数、硬点坐标等18个设计变量,分别建立悬置系统的确定性优化模型和可靠性优化模型,采用Isight与MATLAB联合仿真分析的方法,对优化模型进行联合求解,从而得到满足工程3σ设计原则的更加稳健、可靠的悬置系统优化设计方案。④根据制定的电动汽车动力总成18工况载荷规范,对系统进行瞬态响应分析,获取各个悬置点的受力、变形数据,利用位移控制法对橡胶悬置进行非线性刚度设计,并拟合出相应的非线性刚度特性曲线。本文优化后的悬置系统的固有频率分配更合理、各振动自由度的能量解耦率进一步提高、橡胶悬置支承动反力和质心加速度的稳态响应幅值进一步降低,改善了悬置系统的隔振效果,提高了整车的NVH性能。 【关键词】：纯电动汽车 悬置系统 能量解耦 Isight优化设计 非线性刚度设计
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U469.72
【目录】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-8
• 1 绪论8-28
• 1.1 概述8-11
• 1.2 动力总成悬置系统的作用11-13
• 1.3 国内外悬置元件技术的发展13-20
• 1.3.1 传统橡胶悬置元件13-15
• 1.3.2 新型悬置元件15-19
• 1.3.3 国内悬置技术的研究19-20
• 1.4 悬置系统隔振分析与设计理论的发展20-24
• 1.5 研究的主要内容和意义24-26
• 1.6 本章小结26-28
• 2 动力总成悬置系统动力学模型的建立和布置方案28-42
• 2.1 引言28
• 2.2 橡胶悬置元件的动力学模型28-30
• 2.3 动力总成悬置系统的动力学模型30-38
• 2.3.1 动力总成悬置系统坐标系的定义30-32
• 2.3.2 动力总成悬置系统的拉格朗日方程32-36
• 2.3.3 电动车辆动力总成悬置系统的激振力分析36-38
• 2.4 动力总成悬置系统的布置形式38-41
• 2.4.1 悬置点的数量38-39
• 2.4.2 悬置的布置形式39-41
• 2.5 本章小结41-42
• 3 动力总成悬置系统的振动理论与隔振技术42-54
• 3.1 引言42
• 3.2 单自由度、单轴向隔振系统的动态特性42-48
• 3.2.1 具有粘性阻尼隔振器的振动系统隔振分析42-46
• 3.2.2 单自由度系统振动特性的分析46-48
• 3.3 隔振系统的动态耦合与解耦分析48-52
• 3.3.1 弹性中心法49-51
• 3.3.2 能量解耦法51-52
• 3.4 本章小结52-54
• 4 动力总成悬置系统的模态特性和稳态响应分析54-70
• 4.1 引言54
• 4.2 动力总成悬置系统性能分析的基本数据54-60
• 4.2.1 动力总成惯性数据54-58
• 4.2.2 悬置元件特性参数58-59
• 4.2.3 驱动电机性能参数59-60
• 4.3 动力总成悬置系统的模态分析60-65
• 4.4 动力总成悬置系统的稳态响应分析65-68
• 4.5 本章小结68-70
• 5 动力总成悬置系统的固有频率配置和解耦优化设计70-100
• 5.1 引言70
• 5.2 悬置系统的优化设计70-86
• 5.2.1 多学科计算机辅助优化软件Isight简介70-72
• 5.2.2 悬置系统的确定性优化设计72-78
• 5.2.3 悬置系统的可靠性优化设计78-86
• 5.3 橡胶悬置的非线性刚度设计86-95
• 5.4 悬置系统优化后的稳态响应分析95-98
• 5.5 本章小结98-100
• 6 全文总结与研究展望100-102
• 6.1 全文总结100-101
• 6.2 研究展望101-102
• 致谢102-104
• 参考文献104-106

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