非承载SUV驾驶室振动特性改进研究

作     者：刘宗建 

作者单位：华南理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：陈吉清;兰涛

授予年度：2016年

学科分类：082304[工学-载运工具运用工程] 08[工学] 080204[工学-车辆工程] 0802[工学-机械工程] 0823[工学-交通运输工程] 

主      题：非承载 驾驶室 振动特性 动力总成悬置 车身模态 解耦 

摘      要：非承载式车身结构是商用车和乘用车的一种重要承载形式,SUV车型中很重要的一类就采用了非承载结构。在整车性能方面,非承载SUV抗扭性和抗冲击性都比较好,但由于车架等部件的存在,发动机到驾驶室的振动传递路径变得更复杂,驾驶室的振动特性分析也必须考虑车架等因素。目前这方面的研究大都集中在商用车上,而关于SUV的研究相对较少,鉴于此,在对非承载SUV驾驶室振动特性进行分析时,应该建立一种方法体系,使得分析过程更加系统和完善。本文基于“发动机-动力总成悬置系统-车架-车身悬置-车身-驾驶员座椅导轨的传递路径提出一种综合考虑各传递环节以改善驾驶室振动特性的方法──BTP方法(B:车身车架模态及车身悬置分析,T:特定的传递路径,P:动力总成悬置系统分析及优化),建立了方法体系,并针对各组成模块分别论述了车身结构计算模态与实验模态及动力总成悬置系统解耦原理等相关理论。将该方法应用到某非承载SUV驾驶室振动特性改善实例中,验证其可行性。在车身及车架传递环节,制定了计算模态与实验模态分析的技术路线,并据此建立白车身和车架的有限元模型,根据模态仿真结果布置激励点和悬挂点等,对二者进行模态实验,确定动态特性参数,通过对比仿真与实验结果验证模型的正确性。在此基础上分析二者的固有频率及发动机怠速激振频率的耦合情况,提出了对白车身进行频率调整优化的措施,消除了白车身低阶频率与其他频率耦合的现象。应用BTP方法对动力总成悬置系统传递环节进行了分析,制定了悬置支架分析的技术路线,在建立悬置支架仿真模型后对其进行了刚度和频率分析,判断其是否符合工程应用的要求;制定了悬置系统解耦分析及优化的技术路线,建立系统的动力学及数学模型,计算解耦率发现,除X和RYY之外其他自由度的解耦率均偏低。利用能量解耦理论,以各阶模态动能百分比之和最大为目标建立优化模型。在仿真验证优化结果正确性后制造出新的悬置系统样件,并对优化前后的实车进行振动水平测试,通过数据对比发现不同工况下座椅导轨处的振动总值均有下降,如在转速1000和2500rpm时分别降低了42.2%和32.9%,验证了优化效果,同时也验证了BTP方法的系统性和实用性。