基于刚柔耦合模型的汽车悬架性能分析及优化

摘要

悬架是汽车底盘极为重要的组成部分。现代汽车底盘在开发设计过程中，悬架与车身以及悬架各连接构件之间大量使用橡胶衬套。其目的主要是利用衬套的隔振减噪性能，降低路面激励对车身的振动和冲击，特别是在衰减路面的中高频振动方面，能够有效改善悬架传递特性和整车NVH特性。本文通过ADAMS软件建立了某车型的刚柔耦合模型，结合四立柱乘坐舒适性试验验证了模型低频激励下的准确性，并在中高频振动激励的情况下对衬套刚度进行了优化。
　　本文首先对多体系统动力学理论进行了简要阐述。并根据某款车型的各项参数，利用ADAMS/Car模块建立了整车刚性体模型。为使整车模型更加接近汽车真实状况，在建模过程中运用模态分析的方法，将汽车前副车架和后扭转梁替换为柔性体结构，从而建立整车刚柔耦合模型。
　　为了验证模型的准确性，结合汽车四立柱乘坐舒适性试验的真实试验结果，在低频段（20Hz以下）对该模型悬架传递特性进行了验证。在验证过程中，通过调整橡胶衬套动刚度值、减振器阻尼、弹簧刚度等参数使仿真结果接近真实值。模型验证结束后，论文分析了悬架在中高频（20至100Hz）振动激励下的传递特性。
　　为了改善悬架传递特性，通过ADAMS/Insight技术对底盘各主要橡胶衬套进行了优化。以左前减振器与车身连接点的加速度均方根值作为优化目标，以对悬架性能影响较大的橡胶衬套刚度为优化变量，合理选择优化算法，优化结果表明悬架在中高频段的振动传递特性得到一定改善。
　　为了获得橡胶衬套各向刚度、阻尼等参数，论文按照汽车衬套的外形特点将衬套分为常规衬套、异形衬套、悬置件三类。根据每一类衬套的结构简要概括了工装设计过程和刚度试验方法，具有一定的工程指导意义。

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第1章 绪论

1.1引言

1.2汽车多体动力学研究发展概况

1.3橡胶衬套研究的目的与意义

1.4 本文研究内容与意义

第2章 建立刚柔耦合模型的理论基础

2.1多刚体系统动力学基础理论

2.2多柔性体系统动力学理论基础

2.3 本章小结

第3章 整车刚柔耦合模型的建立

3.1某车型整车参数

3.2整车刚体模型的建立

3.3建立整车刚柔耦合模型

3.4 某车型刚柔耦合模型运动学验证

3.5本章小结

第4章 基于悬架振动的传递特性分析

4.1悬架振动传递的数学分析

4.2 模型在低频段振动传递特性验证

4.3模型在中高频段振动传递特性分析

4.4本章小结

第5章 基于悬架传递特性的橡胶衬套刚度优化

5.1橡胶衬套灵敏度分析

5.2橡胶衬套的刚度优化

5.3本章小结

第6章 橡胶衬套刚度的试验方法概述

6.1橡胶衬套分类

6.2衬套试验工装夹具设计

6.3橡胶衬套刚度试验方法概述

6.4 本章小结

第7章 总结与展望

7.1全文总结

7.2全文展望

参考文献

致谢