刘 帅_基于HyperStudy的发动机悬置优化设计
- 格式:pdf
- 大小:132.00 KB
- 文档页数:7
基于ADAMS的某三缸发动机悬置优化设计摘要:本文以某三缸发动机为研究对象,利用ADAMS软件对发动机的悬置系统进行优化设计。
首先建立了三缸发动机的ADAMS模型,然后通过模拟分析了原始悬置系统的工作状态,并对其存在的问题进行了分析。
接着采用多目标优化方法对悬置系统进行了设计,并对优化结果进行了验证。
本文对优化设计后的悬置系统进行了试验验证,结果表明优化后的悬置系统具有较好的性能和稳定性。
本文的研究成果可为类似三缸发动机的悬置系统设计提供参考和借鉴。
一、引言发动机是汽车的“心脏”,其性能和稳定性对整车性能有着至关重要的影响。
在发动机悬置系统设计中,如何调整和优化悬置结构,以实现发动机的良好工作状态和稳定性是一个关键问题。
传统的悬置系统设计主要依靠经验和试错,效率低、成本高。
需要借助计算机辅助设计技术,对发动机悬置系统进行优化设计,降低设计成本,提高设计效率。
ADAMS(Adams Dynamics)是一种功能强大的多体动力学仿真软件,可用于模拟机械系统在运动过程中的动力学性能。
本文将利用ADAMS软件对某三缸发动机的悬置系统进行优化设计,通过仿真模拟和优化分析,以提高悬置系统的性能和稳定性。
二、某三缸发动机悬置系统的建模某三缸发动机是一种小型汽车发动机,它的悬置系统包括发动机支座、减震器、弹簧等组成。
为了进行优化设计,首先需要对发动机的悬置系统进行建模。
建模的目的是为了通过仿真模拟分析发动机在工作状态下的运动情况,找出悬置系统存在的问题和不足。
对原始悬置系统进行仿真分析,可以得到发动机在工作状态下的运动参数,如位移、速度、加速度等。
通过对这些参数的分析,可以发现悬置系统存在的问题和不足,如发动机的振动幅度过大、弹簧刚度不合理等。
通过仿真分析,可以为后续的优化设计提供参考和依据,找出悬置系统存在的问题和不足,为后续的优化设计提供依据。
四、悬置系统的优化设计基于ADAMS平台下进行悬置系统的仿真分析,发现了原悬置系统存在的问题和不足,为了改善发动机的悬置系统的性能和稳定性,需要对悬置系统进行优化设计。
基于ADAMS的某三缸发动机悬置优化设计本文采用ADAMS仿真软件,对某三缸发动机的悬置进行了优化设计。
本文首先介绍了三缸发动机的结构和工作原理,并分析了悬置对三缸发动机的振动和噪声的影响。
接着,本文建立了三维模型,并进行了动力学仿真和优化设计。
最后,本文对优化结果进行了验证,并得出了最优设计方案。
一、三缸发动机的结构和工作原理三缸发动机是一种比较常见的发动机类型,其结构和工作原理与普通的内燃机基本相同。
三缸发动机分为气缸、曲轴、连杆、活塞、气门机构、进气和排气系统等多个部分。
发动机的工作过程分为四个阶段:进气、压缩、燃烧和排气。
二、悬置对三缸发动机的振动和噪声的影响发动机的内部振动和噪声主要来自于气缸的工作。
这些振动和噪声会通过发动机的悬置传递到车身,并影响乘车的舒适性和驾驶员的驾驶感受。
因此,对发动机的悬置进行优化设计是非常必要的。
三、建立三维模型并进行动力学仿真本文采用ADAMS仿真软件建立了三维模型,并进行了动力学仿真。
首先,建立了三缸发动机的三维模型,包括曲轴、连杆、活塞、气门机构等多个部分。
然后,建立了发动机的悬置模型,包括发动机支撑装置、发动机悬吊、发动机座椅等多个部分。
最后,进行了动力学仿真,分析了发动机内部的运动学和动力学特性。
四、优化设计本文采用ADAMS仿真软件进行了悬置的优化设计。
首先,设定了优化目标,包括减小发动机的振动和噪声,提高乘车的舒适性和驾驶员的驾驶感受。
然后,设置了设计变量,如发动机支撑装置的硬度、发动机悬吊的长度、发动机座椅的位置等,以及约束条件和优化算法。
最后,进行了多次优化,并得到了最优设计方案。
五、优化结果验证对于优化结果,本文进行了验证。
首先,进行了悬置的实验测试,并测量了发动机的振动和噪声等各项指标。
然后,将实验测试结果与优化结果进行对比,验证了优化结果的有效性和可靠性。
六、结论。
基于ADAMS的某三缸发动机悬置优化设计ADAMS是一款用于机械系统仿真的工程软件,可以用于进行各种工程设计、分析和优化。
在这篇文章中,我们将基于ADAMS对某三缸发动机悬置进行优化设计。
三缸发动机是一种常见的汽车发动机类型,它通常具有较小的体积和重量,并且能够提供较高的动力输出。
悬置系统则是发动机在车辆中的固定方式,对于发动机的性能和寿命都有很大的影响。
通过ADAMS对三缸发动机悬置系统进行优化设计,可以提高发动机的性能和寿命,同时减少成本和能源消耗。
我们需要建立三缸发动机的虚拟模型,并将其导入ADAMS中进行仿真。
在建立虚拟模型时,需要考虑到发动机的各个零部件的几何形状、材料性质、连接方式等,以确保仿真结果的准确性。
在导入ADAMS后,我们可以对发动机的运动学、动力学等性能进行分析,并根据仿真结果对悬置系统进行优化设计。
在进行优化设计时,我们可以设置不同的设计变量,如悬置点的位置、角度、连接方式等,并通过ADAMS的多体动力学仿真功能对不同设计方案进行比较。
还可以考虑到发动机在不同工况下的振动、冲击等负载情况,以确保悬置系统在各种工况下都能够稳定可靠地工作。
通过这些仿真和分析,我们可以找到最优的悬置系统设计,以提高发动机的性能和寿命。
除了提高发动机的性能和寿命外,优化设计还可以降低成本和能源消耗。
通过ADAMS的仿真分析,我们可以评估不同设计方案的成本和能源消耗,并找到最经济和环保的设计方案。
通过优化悬置系统可以减少发动机在工作时的摩擦损失和能量消耗,同时降低对环境的影响。
通过ADAMS对某三缸发动机悬置进行优化设计,可以提高发动机的性能和寿命,同时降低成本和能源消耗。
这将对汽车制造业和环保事业都具有重要意义。
希望通过我们的努力,能够为汽车制造业的发展和环境保护做出一点贡献。
基于ADAMS的某三缸发动机悬置优化设计
某三缸发动机悬置优化设计是基于ADAMS软件进行的,该软件是一种用于汽车动力学
仿真分析的工具,通过建立发动机悬置系统的动力学模型,可以提供准确的力和动力学数据,以帮助优化发动机悬置设计。
在某三缸发动机悬置优化设计中,首先需要对现有的发动机悬置系统进行建模。
通过ADAMS软件中的建模工具,可以快速而准确地构建发动机悬置系统的各个组件,包括发动
机支撑架、悬挂件、阻尼器等。
还需要输入发动机的质量、尺寸、转动惯量等参数,以及
其他相关的工况和约束条件。
接下来,通过ADAMS软件进行仿真分析。
在仿真时,可以对发动机悬置系统施加各种
不同的工况和载荷,例如加速度、转速、振动等。
通过分析仿真结果,可以得到发动机悬
置系统的力和动力学数据,例如发动机的加速度、位移、振动频率等。
然后,根据仿真分析的结果,进行发动机悬置系统的优化设计。
通过ADAMS软件中的
优化工具,可以对发动机悬置系统的设计变量进行调整,例如支撑架的刚度、阻尼器的参
数等。
还可以设置优化目标,例如最小化发动机的振动、最大化发动机的稳定性等。
通过
不断的优化设计和仿真分析,可以得到最优的发动机悬置系统设计方案。
对优化设计方案进行验证。
在ADAMS软件中,可以对优化设计方案进行再次仿真分析,以验证优化后的发动机悬置系统是否满足设计要求,并评估其性能。
10.16638/ki.1671-7988.2020.03.029基于ADAMS与HyperWorks发动机前悬置支架的强度分析陈太荣,尤国贵,李瞳,严磊(徐州徐工汽车制造有限公司,江苏徐州221100)摘要:利用Hypermesh生成发动机前悬置上支架的柔性体文件,在ADAMS中建立发动机前悬置的刚柔耦合的多体动力学模型,并输出载荷。
运用惯性释放法分别研究了在垂直冲击、转弯、制动、倒车四种工况下前悬置上支架的强度,验证前悬置支架是否满足强度设计要求以及方案的可行性,对新产品的设计和开发有一定的指导作用。
关键词:强度分析;惯性释放法;前悬置支架中图分类号:U464 文献标识码:A 文章编号:1671-7988(2020)03-96-04Strength Analysis of the Engine Front Suspension Bracket Basedon ADAMS and HyperWorksChen Tairong, You Guogui, Li Tong, Yan Lei( Xuzhou Xu Gong Automobile Manufacturing Co., Ltd., Jiangsu Xuzhou 221100 )Abstract:Using Hypermesh to generate the flexible body file of the front mount bracket of engine. A multi-body dynamic model for the rigid -flexible coupling of the front mount bracket of engine was created in ADAMS. Output loads of ADAMS. In this paper, the strength of the front mount bracket is studied by the inertial releasing method in the vertical impact, turning, braking, astern working conditions. Verify whether the front mount bracket meets the design requirements and test the feasibility of the scheme. The paper has some guidance for the design and developments of new products.Keywords: Strength analysis; Inertial releasing method; Front mounting bracketCLC NO.: U464 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2020)03-96-04引言在汽车的研发过程中,汽车的噪声与振动控制是必须考虑的重要问题之一。
基于ADAMS的某三缸发动机悬置优化设计摘要:本文基于ADAMS仿真软件对某三缸发动机的悬置系统进行了优化设计。
首先给出了问题的背景和研究意义,然后建立了某三缸发动机的ADAMS模型,对现有悬置系统的动态响应进行了仿真分析,并针对其中存在的问题进行了优化设计。
最后给出了优化后的悬置系统的仿真结果,证明了优化设计的有效性。
一、问题的背景和研究意义汽车是现代社会中不可缺少的一种交通工具,而发动机作为汽车的动力源至关重要。
为了确保发动机的正常运转和长期稳定性,悬置系统的设计显得尤为重要。
悬置系统可以有效地减少发动机的振动和噪声,从而提高驾驶的舒适性和安全性。
本文以某三缸发动机的悬置系统为研究对象,旨在通过ADAMS仿真软件对其进行优化设计,进一步提高其稳定性和可靠性,减少振动和噪声的产生,以及降低能耗和排放。
二、建立ADAMS模型本文采用ADAMS软件对某三缸发动机的悬置系统进行仿真分析。
首先,根据发动机的结构和参数,建立了三维模型,并完成了其相应的几何和运动学分析。
然后,在ADAMS中,将发动机的各个部件进行三维建模,并依据实际情况确定了它们之间的相互作用关系。
最后,通过对引擎转速、加速度、扭矩等指标的输入,可以对整个系统的动态响应进行模拟分析。
三、悬置系统的动态响应分析在悬置系统的动态响应分析中,我们可以通过ADAMS模型的运行结果来得出各项指标的数值。
例如,当发动机处于不同的加速度状态时,可以测量其振动数据、加速度响应时间和位移等指标。
通过对这些数据的分析,可以发现悬置系统中存在的问题和改进方案。
四、优化设计方案根据ADAMS仿真分析的结果和实际工程问题,我们以上下支架的结构设计方案改进为重点进行优化。
具体包括以下几个方面:1、改进支架的材质和制造工艺,提高其刚度和耐久性;2、增加支架间的间隙,减少固定时的变形,保证支架的平衡性;3、增加减震材料的厚度和面积,提高减震效果,减少振动和噪声;4、调整机壳的结构,增加加强筋和减小空气阻力,降低能耗和排放。
基于Hypermesh和Ansys的发动机右悬置模态分析彭振旺2012-9-13如下图是B21-4G63-MT发动机右悬置总成,由两部分组成,发动机右悬置与车身三点连接,铸铁连接板与发动机三点连接。
铸铁连接板与发动机右悬置通过螺栓连接,橡胶软垫防止刚性碰撞。
在分析发动机悬置的模态时,通常是分为车身侧与发动机侧,两者之间连接即是悬置橡胶软垫或者液压腔体。
发动机右悬置在实际的生产中分为几个部分,然后通过点焊、缝焊连接,各焊接部分名称、材质及厚度如下图。
进入到hypermesh的ansys模块,在hypermesh中进行前处理,利用midsurface抽取中面,利用autoclean自动清理面。
定义材质Create/edit弹性模量是2.1E+005,泊松比是0.3,密度是7900定义壳单元,注意使用SHELL63P,然后create/edit在TKJ(1)中输入钣金的厚度。
定义ET TypesCreate定义comp,create/edit点击TYPE选择刚刚定义的et1定义comp之后,将2D网格划分在相应的comp中,然后进行装配。
各comp之间使用焊接,定义一个comp,将rigid放入其中,即可实现焊接。
全部焊接完成后如下图:使用Export导出为cdb格式改变显示方式为Elements材质、网格已经完成,只需添加约束,载荷。
Solution----Define Loads----Apply----Structural----Displacement----On Nodes,选择悬置上面与车身连接的螺栓孔,添加约束。
下图中紫色部分是焊接,表示ansys能够识别hypermesh的rigid功能。
可以实现焊接功能。
由于进行的是模态分析,不添加载荷。
按以下步骤进行:Solution----Analysis Type----New Analysis----modal选择模态分析Solution----Analysis Type----Analysis Options,输入模态分析的阶数,如10阶,OK----OKSolution----Load Step Opts----ExpansionPass----Single Modes----Expand Modes,输入10阶,OK 求解。
基于ADAMS的某三缸发动机悬置优化设计引言三缸发动机是一种在汽车工业领域中逐渐被广泛采用的发动机类型,它具有体积小、重量轻、动力输出平稳等优点,受到了诸多汽车制造商的青睐。
而发动机的悬置位置对汽车的动力传递和操控性能有着直接的影响,因此如何合理地设计和优化发动机的悬置位置对汽车的整体性能具有重要的意义。
本文将基于ADAMS软件,对某三缸发动机的悬置位置进行优化设计研究,旨在提高其动力传递效率和车辆的操控性能。
一、悬置位置对汽车性能的影响1.1 动力传递效率发动机的悬置位置直接影响着动力传递的效率。
如果悬置位置设置得不当,可能会导致发动机输出的动力无法有效地传递到车辆的传动系统中,从而影响整车的加速性能和燃油经济性。
1.2 车辆的操控性能发动机的悬置位置对车辆的悬置中心和重心高度都有着直接的影响,从而影响了车辆的操控性能。
合理的悬置位置可以使车辆的重心处于理想的位置,从而提高车辆的悬置稳定性和操控响应性。
二、ADAMS在发动机悬置优化设计中的应用ADAMS是一款专业的多体动力学仿真软件,适用于各种机械系统的运动学和动力学仿真分析。
在发动机悬置优化设计中,ADAMS可以帮助工程师通过对发动机各个零部件进行运动学仿真分析,从而找到最佳的悬置位置。
2.1 建立发动机的ADAMS模型需要利用CAD软件建立发动机的三维模型,并将其导入ADAMS中,以建立真实的动力学仿真模型。
在建模的过程中,需要充分考虑发动机的各个零部件之间的连接关系和运动约束,确保建立的模型能够准确地反映出实际的工作状态。
2.2 进行运动学仿真分析通过对发动机模型进行运动学仿真分析,可以获得发动机各个零部件之间的相对运动状态和轨迹,以及各个关键部件的受力情况。
通过对仿真结果的分析,可以找出潜在的问题和不足之处,为优化设计提供理论依据。
2.3 进行优化设计在运动学仿真分析的基础上,可以利用ADAMS的优化工具对发动机的悬置位置进行优化设计。
基于ADAMS的某三缸发动机悬置优化设计【摘要】本文基于ADAMS软件,对某款三缸发动机的悬置系统进行优化设计。
首先建立了发动机悬置系统的模型,并进行了运动学分析和参数优化,随后进行了动力学分析与优化设计。
通过悬置系统的模拟仿真,得出了优化设计方案并进行了验证与评估。
最终总结了基于ADAMS的某三缸发动机悬置优化设计的成果,展望了技术应用前景。
本研究不仅有助于提高发动机的工作效率和稳定性,还为相关行业的发展提供了新的思路和方向。
通过本文的研究,将为汽车工程技术的进步和发展做出贡献。
【关键词】关键词:ADAMS、三缸发动机、悬置优化设计、系统建模、运动学分析、动力学分析、仿真结果、优化设计方案、验证、评估、总结、展望、技术应用前景。
1. 引言1.1 研究背景某三缸发动机悬置系统在汽车工程领域中起着至关重要的作用。
随着汽车工业的不断发展,汽车制造商对发动机悬置系统的要求也越来越高,希望能够设计出更加高效、稳定和可靠的系统来满足市场需求。
在设计过程中面临着诸多挑战,比如如何提高系统的动力学性能、如何优化系统的结构参数以达到更好的工作效果等问题。
基于ADAMS的仿真技术为解决上述挑战提供了一种有效的方法。
通过建立某三缸发动机悬置系统的ADAMS模型,可以对系统的运动学和动力学行为进行准确分析,通过优化设计方案来改善系统的性能表现。
利用ADAMS仿真技术还可以模拟系统在不同工况下的运行情况,为优化设计提供重要依据。
本研究旨在利用ADAMS仿真技术对某三缸发动机悬置系统进行优化设计,以提高系统的工作效率和性能表现。
通过本研究的实施,将为汽车工程领域的发展提供参考,并为相关技术的应用和推广提供重要支持。
1.2 研究目的研究目的:本文旨在通过基于ADAMS的某三缸发动机悬置优化设计,提高发动机在运行过程中的性能和稳定性。
具体目的包括:优化悬置系统的结构设计,提高发动机的工作效率;通过运动学和动力学分析,确定最佳参数,实现发动机悬置系统的优化设计;通过仿真结果的验证与评估,验证优化设计方案的有效性;总结基于ADAMS的优化设计方法,在某三缸发动机悬置系统设计中的应用价值,并展望技术应用前景。
基于ADAMS的某三缸发动机悬置优化设计【摘要】本文在基于ADAMS的某三缸发动机悬置优化设计方面进行了研究。
引言部分介绍了研究背景、研究意义和研究目的。
正文包括了三缸发动机悬置系统设计、动力学模型建立、基于ADAMS的优化设计方法、优化结果分析和参数灵敏度分析。
结论部分验证了优化设计结果,展望了工程应用,并总结了结论。
本研究通过ADAMS软件进行优化设计,提高了发动机悬置系统的性能和效率,为未来相关领域的工程应用提供了参考。
通过分析参数灵敏度,可以进一步完善设计方案,提高系统的稳定性和可靠性。
该研究对于发动机悬置系统设计优化具有一定的指导意义和借鉴价值。
【关键词】ADAMS、三缸发动机、悬置优化设计、动力学模型、优化设计方法、参数灵敏度分析、验证、工程应用、结论总结1. 引言1.1 研究背景现代汽车发动机在发展过程中,为了追求更高的性能和更低的排放,需要进行不断的优化和改进。
而发动机的悬置系统作为支撑和固定发动机的重要组成部分,直接影响到发动机的工作稳定性和性能表现。
对于三缸发动机来说,由于其结构相对复杂,悬置系统的设计更显重要。
传统的悬置系统设计依靠经验和试错方法,存在效率低下、耗时长等问题。
而基于ADAMS的优化设计方法可以通过仿真分析和优化算法快速有效地得到最优的悬置系统设计方案,极大地提高了设计效率和准确性。
对于基于ADAMS的某三缸发动机悬置优化设计的研究具有重要的现实意义和实际应用价值。
通过对悬置系统设计进行优化,可以提高发动机的工作效率和可靠性,减少能源消耗和排放,推动汽车行业向着更加环保、高效的方向发展。
1.2 研究意义该研究的意义主要体现在以下几个方面:三缸发动机在汽车行业具有广泛的应用前景,因为它具有体积小、功率密度高、燃油效率优等优点。
发动机的悬置系统对整车性能具有重要影响,因此进行悬置系统优化设计对提升整车性能至关重要。
通过基于ADAMS的优化设计方法,可以实现对悬置系统的多维度优化,提高系统的稳定性、安全性和舒适性。
基于HyperStudy的发动机悬置优化设计刘帅 赵涛 郭九大北汽福田汽车股份有限公司工程研究院整车性能中心基于HyperStudy的发动机悬置优化设计Engine Mount Optimization DesignBased on HyperStudy刘帅赵涛郭九大(北汽福田汽车股份有限公司工程研究院整车性能中心)摘 要:本文结合发动机悬置系统设计理论,以发动机三个悬置的刚度为设计参数,运用DOE在满足频率范围限定的基础上,筛选出两个动力总成振动主要运动方向Z向和Rx向的能量百分比最大的数据。
对数据优化分析并提出优化方案,并进行稳健性分析。
通过对发动机三个悬置的刚度优化后结果的分析,改善了悬置系统的NVH性能。
关键词:发动机悬置, 优化, DOE, 稳健性, HyperStudyAbstract:In this paper, Design of experiment approach (DOE) is adopted to optimize the engine mounting system. The objective function is maximizing the modal energy of Z and Roll direction of the powertrain. Spring rates of engine mounts are selected as the design parameters. Two groups of data are obtained using DOE, finally the robustness of the two group of data are calculated. According to the result of the optimized data, the NVH performance of the engine mounting system is improved.Key words: Engine Mounting, Optimization, DOE, Robustness, HyperStudy1 概述发动机悬置将动力总成和车架弹性连接,用于承受发动机重量和隔离振动传递。
因此,发动机悬置设计方法对汽车NVH性能及舒适性有很大影响。
合理匹配动力总成固有频率,并解除其各个方向的运动耦合是发动机悬置系统优化设计的基本方法之一。
本文采用这种方法对某车型发动机悬置进行优化设计,即在满足频率范围限定的基础上,使两个主要运动方向Z向和RX向的能量百分比最大化。
筛选出满足设计要求的方案,并运用稳健性分析对方案进行比较得出最佳方案。
2 DOE分析2.1 初始设计数据的计算结果根据设计部门所提供的数据计算出频率以及各个方向的能量百分比值,如表1所示。
表1 动力总成刚体模态频率和能量百分比(%)mode 1 2 3 4 5 6 freq(Hz ) 5.56 8.26 8.86 11.20 12.75 13.90 fore-aft (tx ) 93.75 3.1 0.18 0.02 1.5 0.27 Lateral (ty ) 0.03 10.24 6.76 45.02 20.01 20.58 Bounce (tz ) 1.43 59.21 14.99 0.01 6.22 14.39 Roll (rx ) 0.03 13.31 56.56 24.08 0.84 5.2 Pitch (ry ) 4.33 11.35 0.47 10.63 56.64 16.46 Yaw (rz ) 0.01 2.8 21.04 19.25 14.16 43.17设计要求为悬置系统六方向的固有频率在6~16 Hz 之间,各方向之间差值在1 Hz 以上。
悬置系统Z 向和Rx 向解耦能量百分比大于80%。
观察表1我们可以发现,动力总成两个方向主要方向Z 向和Rx 向的能量百分比值分别为59.21和56.56,对应的频率分别为8.26 Hz 和8.86 Hz 。
两个频率之差只有0.6Hz 。
通过设计要求可知,初始设计数据不满足设计要求。
2.2 DOE 分析建立优化分析模型,首先是定义设计变量和输出变量。
本模型的设计变量是三个动力总成悬置的三方向刚度;输出变量是动力总成的六阶模态频率和六阶模态动能。
其中,动力总成各阶模态振型的定义为在局部坐标系内,沿X 轴前后移动(fore-aft )、沿Y 轴左右移动(lateral )、沿Z 轴上下移动(bounce )、RX 轴转动(roll )、RY 轴转动(pitch )和RZ 轴转动(yaw )。
表2和表3为本次优化分析所选取的设计变量和输出变量。
表2 悬置解耦优化参数-设计变量悬置刚度 X Y Z 左前悬置刚度 k1x k1y k1z 右前悬置刚度 k2x k2y k2z 后悬置左橡胶块刚度 k3x k3y k3z 后悬置右橡胶块刚度k4x k4y k4z表3 悬置解耦优化参数-输出变量模态频率 f1 f2 f3 f4 f5 f6 fore-aft t1x t2x t3x t4x t5x t6x lateral t1y t2y t3y t4y t5y t6y bounce t1z t2z t3z t4z t5z t6z roll r1x r2x r3x r4x r5x r6x pitch r1y r2y r3y r4y r5y r6y 各阶模态动能 yaw r1z r2z r3z r4z r5z r6z运用HyperStudy软件建立分析模型,并完成对输出变量的编辑。
进入DOE模块,对设计变量限定范围,得出计算结果,通过发动机怠速转速以及人体对频率敏感范围要求动力总成的六阶刚体模态在6~14 Hz之间,另外,动力总成两个主要方向Z向和RX向的能量值(解耦率)要最大化。
两个能量值对应的频率值的间隔在1Hz以上。
通过上述三个条件对得出数据进行筛选,对较满意的数据进行第二轮DOE分析。
最后得出两组相对比较满意方案。
2.3 DOE方案2.3.1优化方案一表4 悬置的刚度值悬置刚度(N/mm) X Y Z 前左悬置262 282 748前右悬置224 144 977 后悬置左橡胶块 210 35 129后悬置右橡胶块 210 35 129表5 动力总成刚体模态频率和能量百分比(%)mode 1 2 3 4 5 6freq(Hz) 6.46 8.62 9.76 9.83 12.11 13.73 fore-aft(tx) 88.980.447.32 1.25 1.880.13Lateral(ty) 0.14 3.74 3.1561.88 2.8628.18Bounce(tz) 0.5090.40 2.10 6.030.150.71Roll(rx) 0.32 1.5784.8210.140.71 2.45Pitch(ry) 10.02 3.010.930.7884.06 1.61Yaw(rz) 0.040.83 1.6819.9410.3466.93从表5中我们可以看出动力总成的六阶刚体模态分布范围满足在6~14 Hz之间的要求。
同时,动力总成两个主要方向Z向和RX向的能量百分比值分别90.40和84.82。
频率值的间隔为1.14Hz。
2.3.2优化方案二表6 悬置的刚度值悬置刚度(N/mm) X Y Z 前左悬置133 282 656前右悬置224 144 977 后悬置左橡胶块 120 60 190后悬置右橡胶块 120 60 190表7 动力总成刚体模态频率和能量百分比(%)mode 1 2 3 4 5 6freq(Hz) 6.09 8.54 9.71 11.29 12.14 13.64 fore-aft(tx)88.31 1.87 0.07 3.35 3.17 3.3Lateral(ty)0.44 9.85 5.15 52.56 5.31 26.87 Bounce(tz)0.57 82.45 8.21 7.07 1.11 0.57Roll(rx)0.82 3.91 80.23 0.16 9.86 5.43Pitch(ry)8.82 1.92 2.46 25.36 57.51 3.68Yaw(rz) 1.05 0 3.89 11.5 23.0460.16从表7中我们可以看出动力总成的六阶刚体模态分布范围满足在6~16 Hz之间的要求。
同时,动力总成两个主要方向Z向和Rx向的能量百分比值分别82.45和80.23。
频率值的间隔为1.17Hz。
3 优化方案的稳健性分析悬置的刚度、安装位置以及安装方位由于制造、测量、安装误差等原因而存在不确定性。
例如,由配套商提供的橡胶悬置的刚度与理论值有大约15%的误差;由于安装误差等原因,悬置的实际安装位置和安装方位与理论值也存在一定程度偏差。
为保证动力总成悬置系统能够较好地满足固有频率、解耦率及频率间隔的要求,需要对优化方案进行稳健性分析。
在HyperStudy软件的随机性研究模块中通过对悬置的刚度、安装位置、安装夹角以及质量等变量的定义,使95%的变量处于研究的范围之内。
对模型进行稳健性分析,对比两个方案的分析结果。
图1~4给出了两种方案中Z向和Rx向的能量百分比值的分布情况。
图1 方案一Z方向最大能量随机分布图图2 方案二Z方向最大能量随机分布图图3 方案一Rx方向最大能量随机分布图图4 方案二Rx方向最大能量随机分布图表10 能量值的统计分析结果Z方向最大能量 RX方向最大能量方案一方案二方案一方案二Mean(平均值)82.1752 71.7442 78.9861 72.1995Average deviation (平均差)5.652 5.8557 11.42493.7452Variance (方差)46.1826 53.83 184.319322.1867从随机分布图和表10中可以看出,对于Z方向最大能量,方案一和方案二的随机分布情况相近,平均差和方差也没有很大的差别,但方案一的平均值要好于方案二,对于Rx方向最大能量,方案二的随机分布情况要明显好于方案一,并且方案一的平均差和方差值均较大,方案一稳健性较差,方案一的平均值要好于方案二。
4 结论本文运用HyperStudy软件,通过对三个动力总成悬置三方向刚度的DOE以及稳健性分析,使两个主要运动方向Z向和RX向的能量百分比最大化。
优化后,方案一动力总成两个主要方向Z向和RX向的能量百分比值分别为90.40和84.82,频率值的间隔为1.14Hz,基本满足了设计要求。
方案二动力总成两个主要方向Z向和Rx向的能量百分比值分别为82.45和80.23。
频率值的间隔为1.17Hz,在Rx向的能量百分比较低。