某轻客接附点局部动刚度研究分析(精)

基于模态分析理论的结合部动刚度辨识模态分析是工程中使用最广泛的一种分析方法，与普通的机械故障诊断方法相比，它具有成本低、速度快、精确度高等优点。

其缺点是由于需要知道系统的结构，这就要求我们首先要建立起故障模型，如果没有足够精确的数学模型，将导致该方法无法使用。

另外，如果我们仅仅依赖试验测量的方法，不但会消耗大量的时间和费用，而且还很难实现故障的预测和诊断。

而在我国现有的研究体系下，常规的故障诊断多为针对某个故障单独进行的分析和处理，并且过去的分析方法也主要以单元组成的静力学分析为主，并且所采用的分析软件也局限于MATLAB、 TP等几个单一功能的程序，因此不适合针对各种结构形式和系统特性的结合部位故障进行辨识。

2.人类对于地球系统的认识，已经从单纯的开发利用，转向注重保护、持续发展，人类面临着越来越多的资源、环境、生态等挑战。

为了避免不可挽回的灾难发生，必须加强研究，减少甚至杜绝人类活动带来的负面影响。

然而，由于工业化进程的加快，人类正日益依赖资源的消耗来维持其经济增长，造成自然界平衡被打破，一些地区已经出现了人类无法承受的环境退化问题，土壤侵蚀、水土流失、沙尘暴等频繁发生，地质灾害也十分严重。

而如何根据结合部特点，做好地质灾害监测，提高地质灾害预警水平成为一个新的课题。

目前，虽然我国对地质灾害的研究较多，但还存在诸多不足。

因此，亟待新型技术的支持。

模态分析有效解决了传统机械故障诊断方法只能识别单一刚度类型的问题，对动态工况条件下的机械结构状态及故障行为具有一定的研究价值，同时为地质灾害的预测预报提供了有力的手段。

本文在借鉴国内外相关研究成果的基础上，根据地质灾害监测数据的特征，构建了基于结合部模态分析的地质灾害监测预警系统。

该系统由结合部信息数据库、结合部辨识模型、结合部判断模型三部分组成。

其中，结合部信息数据库包含了结合部类型信息、结合部灾情信息和隐患信息；结合部辨识模型主要是根据输入的监测数据以及已有的参数集，自动识别出结合部的类型；结合部判断模型则综合考虑了输入的数据以及模型参数，完成结合部的辨识和评价。

发动机悬置支架接附点动刚度分析及优化陶正勇1韦世宝2(1.广西玉柴机器股份有限公司,广西玉林537000;2.广西玉林达业机械配件有限公司,广西玉林537001)摘要:发动机悬置支架动刚度对车辆的噪声-振动-平顺性(N V H)性能有着重要影响㊂介绍了动刚度分析原理,利用A B A Q U S软件对某重型发动机前悬置支架进行动刚度分析㊂针对局部频率点的动刚度响应较大的问题,对悬置支架及发动机机体局部结构进行了优化㊂通过计算,优化后的悬置支架动刚度响应结果满足评价要求㊂该研究对悬置支架动刚度设计和计算具有一定的指导意义㊂关键词:发动机;悬置支架;动刚度0前言噪声-振动-平顺性(N V H)性能是影响汽车舒适性的重要评价指标之一㊂作为汽车最主要振动激励源的动力总成悬置的隔振性能对整车的N V H性能有着直接影响㊂在动力总成悬置系统设计时,研究人员不仅需要关注悬置软垫的隔振性能,还应关注悬置支架的刚性是否足够㊂悬置支架的刚性通常通过悬置支架的模态频率和悬置支架接附点动刚度(I P I)进行评价[1-4]㊂本文对某重型发动机前悬置支架接附点进行了分析,发现其动刚度小于设计标准值,可能导致N V H性能下降㊂研究人员通过对支架结构进行优化,提高了支架的动刚度,满足了设计要求㊂1动刚度分析动刚度分析是评价车身和发动机悬置支架接附点N V H性能的重要方法㊂静刚度是结构产生单位位移所需外力,其为常数,表征了结构抵抗变形的能力㊂动刚度是结构产生单位振幅所需的动态外力,表征了结构在动态载荷下抵抗变形的能力㊂该动态力不是常数,而是随着频率变化的函数[4-6]㊂研究人员在进行动刚度分析时,需要对支架的接附点(即悬置支架与悬置软垫连接点)施加某一频率范围内的单位力,同时输出接附点的加速度响应,由此得到接附点在分析频率范围内的加速度导纳I P I㊂通常产品开发时都会设定动刚度设计目标值K,由此可以计算得出在不同频率f下的加速度响应曲线目标值X,如式1所示㊂X㊆(t)=(2πf)2K(1)在工程上,习惯将I P I的加速度相应曲线与目标曲线进行对比,以评价在整个分析频域范围内的悬置支架接附点动刚度性能㊂2某重型发动机悬置安装动刚度分析2.1有限元网格模型某重型发动机主要匹配商用车㊂在设计初期,为了考察其前悬置接附点的动刚度性能,研究人员利用有限元仿真分析方法进行了I P I分析㊂通常,发动机机体裙部及周边零部件对悬置支架接附点动刚度均会产生影响㊂相关有限元模型包括了气缸体㊁油底壳㊁油封座㊁前悬置支架㊁螺栓等零件㊂研究人员用西门子N X软件建立分析支架的计算机辅助设计(C A D)模型,将C A D模型导入H y p e r W o r k s软件中的H y-p e r m e s h模块,进行网格划分,并对前悬置支架及连接区域附近的有限元网格进行局部细化,以提高仿真分析精度;然后,将网格文件导入A B A Q U S有限元分析软件进行建模,施加载荷,约束边界,求解和后处理㊂网格模型规格采用C3D10M,密度取7500k g/m3,弹性模量取170G P a,泊松比为0.3㊂有限元网格模型如图1所示㊂2.2模型设置研究人员在机体㊁油底壳㊁油封座与前悬置支架结合面之间建立接触副,螺栓使用t i e约束条件进行连接,并在悬置软垫上端面中心建立参考点,将参考点与悬置支架与悬置软垫安装接触的端面之间建立C o u-672021 NO.4汽车与新动力682021 NO.4汽车与新动力图1 某重型发动机有限元分析网格模型p l i n g 约束条件㊂参考点代表了悬置支架接附点位置的受载情况和运动响应情况㊂研究人员在A B A Q U S 软件中采用基于模态叠加法的稳态动力学开展悬置接附点的相应分析㊂一般需要关注悬置支架1000H z 以内的动刚度,因此研究人员将响应分析频率范围设置为0~1000H z ㊂在开展响应分析之前,研究人员需要对模型进行自由模态计算,分析频率为0~2000H z ㊂在响应分析时,研究人员依次在悬置支架参考点的X ㊁Y ㊁Z 方向上施加1N的单位载荷,同时输出参考点的X ㊁Y ㊁Z 向加速度的响应结果㊂2.3 计算结果分析在有限元分析完成后,研究人员依次提取参考点的X ㊁Y ㊁Z 向加速度的响应结果㊂有相关文献表示,动刚度的目标值一般设定在5000~10000N /m m ,且各向的动刚度设计目标会有所差异[4-6]㊂本文对发动机悬置接附点X ㊁Y ㊁Z 向的动刚度目标K 设定为大于等于10000N /m m ,根据(1)式计算可以得到频率f 在0~1000H z 范围内,动刚度为10000N /m m 时对应的IP I 评价标准曲线(图2)㊂图2 悬置支架接附点的各向I P I 评价标准曲线如图2所示,为使I P I 评价标准曲线更为平滑,研究人员对纵坐标取了对数㊂在理论上,悬置接附点的I P I 曲线应小于标准值对应的I P I 曲线,这样才能保证悬置支架接附点收到单位载荷作用下的加速度响应幅值小于标准值㊂在图2中,在分析频率范围内,Y 向I P I 曲线小于标准值曲线,但X 向和Z 向局部频率点的I P I 曲线超过了标准值曲线㊂发动机在运转时,在这些频率点附近容易出现振动超标,因此需要对机体和前悬支架进行结构优化㊂3 结构优化及结果3.1 优化方案图3为机体和前悬支架在超标频率点的模态振型㊂由图3可见,相对振幅较大的除了支架本身外,还有机体裙部的振型㊂因此,优化方案为针对悬置支架和机体裙部结构进行局部加强,以提高其刚度㊂图3 机体和前悬支架的模态振型如图4所示,研究人员在机体裙部增加了加强筋和气缸体加强板,以提高机体裙部刚性㊂通过将安装上悬置的2个螺孔由筋条连接起来,同时增加1条竖直的筋条,发动机整体结构得到了支撑㊂同时,悬置支架与机体连接的法兰半径增加了1m m ㊂2处结构的改变引起机体质量增加0.23k g㊂3.2 优化后I P I 分析研究人员对优化后的几何模型重新进行了划分网格,建立仿真分析模型㊂经过计算得到优化后的I P I 曲线如图5所示㊂由图5可见,优化后悬置支架接附点的I P I 响应曲线均小于目标值㊂这说明优化方案是692021 NO.4汽车与新动力图4 机体优化示意图有效的,优化后的悬置支架接附点动刚度满足设计要求㊂图5 优化后悬置支架接附点各向I P I 曲线4 结论悬置支架接附点的动刚度对车辆N VH 性能有着直接影响㊂研究人员采用I P I 分析方法对某重型发动机悬置支架进行动刚度分析,发现分析频域范围内存在局部I P I 响应峰值超出目标值,可能存在N V H 性能影响㊂通过分析问题频率点附近的模态振型,研究人员确定发动机悬置支架和裙部模态刚度较弱,并对悬置支架和发动机机体裙部结构进行了改进㊂优化后的悬置接附点I P I 满足设计目标,有效规避了后期发动机配套N V H 性能的影响㊂该研究有助于相关悬置支架动刚度的设计和计算㊂参 考 文 献[1]赵敬,苏辰,刘鹏,等.汽车悬置支架动刚度对车身N V H 性能影响的分析[J ].汽车工程师,2019(5):50-51,59.[2]周安勇,侯蕾,刘旌扬.白车身接附点动刚度优化设计[J ].汽车技术,2013(6):16-19.[3]葛磊,胡淼,孙后青.某轿车前副车架动刚度性能研究[J ].新技术新工艺,2021(3):67-69.[4]吴志佳,杨金秀,钟建强,等.基于某车型提升右悬置动刚度的车身结构优化设计[J ].汽车设计,2018(12):87-88.[5]林锦智,曾锋,翁璟.动力总成悬置支架I P I 分析与结构优化[J ].机电技术,2021(2):64-67.[6]李传峰,王军杰.动力总成悬置点动刚度分析及优化[J ].农业装备与车辆工程,2012(8):42-44.。

车身连接点动刚度分析与NVH性能改进研究车身连接点动刚度分析与NVH性能改进研究汽车结构的主要部分是车身结构，而车身结构的动刚度是评估汽车NVH性能的重要指标之一。

车身连接点的动刚度对汽车的NVH性能有重要影响。

因此，本文将研究车身连接点动刚度分析与NVH性能改进。

1、车身连接点动刚度分析车身连接点动刚度是指在汽车行驶时，由于悬挂系统抵消车身上的不良振动所产生的剧烈影响。

此外，它还包括车体和底盘的构造和设计，以最大程度地减少噪声、振动和硬度的传递。

在设计车身连接点时，需要考虑到连接点的材料、形状、尺寸等。

合理的材料选择和结构设计能够有效地改善车身连接点的动刚度，从而降低噪声、震动和硬度的传递。

汽车的车身连接点主要包括悬挂连接点、发动机安装点、传动系连接点等。

对悬挂系统的连接点的动刚度进行分析和优化，能够有效降低路面颠簸所带来的体验。

对发动机安装点和传动系连接点的动刚度进行分析和优化，能够有效降低发动机运行时带来的振动和噪音。

2、NVH性能改进NVH性能与车身连接点的动刚度密切相关。

在降低车身连接点的动刚度的同时，可以进一步改善汽车的NVH性能。

要改进汽车的NVH性能，需要采取一系列措施。

首先，优化车身结构设计，包括悬挂系统、车架、车门等，在减少振动、噪音和硬度传递的同时，还需保持车身结构的强度和刚度。

其次，采用高性能的材料，如复合材料、高韧性钢材等，以提高车身结构的动刚度。

这可以显著减少车身振动和噪声，提高汽车的行驶舒适性和NVH性能。

最后，可以采用主动或被动隔音措施，如隔音材料和减震器等，来进一步改善汽车的NVH性能。

这些措施可以有效降低车内噪音和振动，提高乘坐舒适性。

总之，车身连接点动刚度分析与NVH性能改进是提高汽车运行安全性、舒适性、节能性和环保性的关键环节。

对车身连接点的动刚度进行合理的分析和优化，可以显著提高汽车的NVH性能，使其更加符合用户需求和市场需求。

3、车身连接点动刚度分析方法在车身连接点动刚度分析方面，可以采用有限元方法进行计算。

白车身接附点动刚度优化设计白车身接附点动刚度优化设计随着车辆制造技术的不断发展，汽车的安全性能、舒适性能以及使用寿命等方面的要求越来越高，白车身的接附点动刚度优化设计成为了一项非常重要的工作。

接附点动刚度是指车辆受力后在车身车轮接触点产生的位移值与施加的受力的比值，通常也叫做车辆的高速稳定性。

以下介绍一些常见的白车身接附点动刚度优化设计方法。

1、轻质化设计将白车身轻量化是提高接附点动刚度的一种有效方法。

在设计过程中，可以采用高强度钢材、铝合金、碳纤维等轻量化材料来替换传统材料。

轻质化设计不仅可以减少车身重量，提高燃油经济性，而且可以提高车身的接附点动刚度。

2、前后轴重分配设计这是一种有效的设计方法，通过将车辆的前后轴荷载比例调整，使得车辆在行驶时的重心更加稳定，同时减小了车辆的滚动摆动。

前后轴重分配设计需要将引擎舱、乘员室等设备布置合理，实现前后轴重量分配的最佳状态，从而使车辆的接附点动刚度得到优化。

3、悬挂系统设计悬挂系统是车辆接收路面振动的关键部件，同时也是影响车辆接附点动刚度的重要因素。

在设计悬挂系统时，可以通过合理选择弹簧、避震器的硬度和减震器参数来优化车辆的接附点动刚度。

合理设计的悬挂系统可以使车辆在行驶时获得更好的稳定性。

4、结构优化设计通过优化白车身各组成部分的结构设计，有效地提高车辆的接附点动刚度。

例如，在车辆的底盘结构设计中，合理设计受力部位的加强筋和连接结构，可以有效地提高接附点动刚度。

另外，在车辆前后桥结构优化设计中，可以通过增加连接点的数量和降低连接点之间的距离等措施来提高接附点动刚度。

总之，白车身接附点动刚度是汽车制造中非常重要的一项指标，对于提高车辆的安全性能和使用寿命都有非常重要的意义。

通过合理运用以上设计方法，对白车身接附点动刚度进行优化设计，可以为汽车的制造企业提供更加优质的汽车产品，同时满足消费者不断提高的需求。

除了以上介绍的一些常见的白车身接附点动刚度优化设计方法，还有一些其他的设计方法可以帮助优化车辆的稳定性和运行平稳性。