动力总成悬置系统频率和解耦率的稳健优化方法
动力总成悬置系统优化及稳健性分析
动力总成悬置系统优化及稳健性分析动力总成悬置系统是指汽车中发动机、变速器和驱动轴等汽车动力总成部件的组成系统，它对车辆的性能和安全性具有重要的影响。
因此，优化动力总成悬置系统的设计和提高其稳健性是汽车设计和生产中的一个重要课题。
在动力总成悬置系统设计中，需要考虑多个方面，包括系统整体重量、系统刚度、支撑件材料选用、降低噪音、减少振动等。
为了实现这些要求，通常需要结合数值分析和实验方法进行优化设计。
在系统整体重量的优化方面，设计师可以采用新型材料或优化零部件设计等措施来减轻体重。
例如，使用降低密度但强度较高的铝合金，或采用轻量化的减震器等。
在系统刚度方面，可以通过各种方式提高系统刚度，例如增加材料厚度、设计增加支撑件数量和位置等方案，同时还可以结合实验技术和数值分析方法，优化系统的刚度。
在支撑件材料选用方面，需要考虑动力总成悬置系统所处环境的特殊性质，如温度、湿度、腐蚀等，并且应该考虑到材料成本、加工工艺性、可靠性等因素。
这些要素均需在材料选用过程中进行综合考虑。
在噪音和振动方面的优化，需要采用减震、减振等措施，例如在发动机与车身之间设计隔振器，利用减振器改善驾驶稳定性并降低噪音。
同时，还可以采用模拟试验和理论模拟等方法，以确定系统的不同工况下的振动和噪声水平，并加以适当的改善。
此外，动力总成悬置系统的稳健性分析也是一个非常关键的方面。
系统的稳健性指的是系统能够在各种不确定情况下保持良好的性能和稳定性。
在系统的稳健性分析中，需要考虑到各种可能的负载情况、失效情况和故障情况，并结合设计要求和汽车行驶情况，确定系统的最佳稳健性设计方案。
这一过程需要采用可靠性分析方法，综合评估系统的稳健性。
总之，动力总成悬置系统的优化和稳健性设计是汽车工程设计中的一个重要环节。
通过采用先进的设计方法和技术手段，可以不断提高汽车的性能和安全性，满足消费者不断增长的需求和期望。
此外，为了实现动力总成悬置系统的优化和稳健性设计，需要充分了解系统的工作原理和特性。
《2024年汽车动力总成悬置系统振动分析及优化设计》范文
《汽车动力总成悬置系统振动分析及优化设计》篇一一、引言随着汽车工业的快速发展，汽车动力总成悬置系统的性能逐渐成为影响汽车乘坐舒适性和驾驶稳定性的关键因素。
本文旨在通过对汽车动力总成悬置系统的振动进行分析，提出有效的优化设计方案，以提高汽车的整体性能。
二、汽车动力总成悬置系统概述汽车动力总成悬置系统是连接发动机、变速器等动力总成部件与车身的重要装置，其作用是减少动力总成振动对车身的影响，保证汽车行驶的平稳性和舒适性。
该系统主要由橡胶悬置、金属部件以及相应的控制系统组成。
三、振动分析1. 振动来源汽车动力总成悬置系统的振动主要来源于发动机的燃烧振动、曲轴转动引起的惯性力振动以及路面不平引起的整车振动等。
这些振动通过动力总成传递到悬置系统，进而影响汽车的乘坐舒适性和驾驶稳定性。
2. 振动传递路径振动在动力总成悬置系统中的传递路径主要包括：发动机振动通过橡胶悬置传递到金属部件，再通过金属部件传递到车身。
此外，控制系统也会对振动传递产生影响。
3. 振动影响过大的振动会导致车身抖动、噪音增大，影响乘坐舒适性；同时，也会对动力总成部件产生损伤，降低汽车的使用寿命。
因此，对动力总成悬置系统的振动进行分析至关重要。
四、优化设计1. 设计原则针对汽车动力总成悬置系统的振动问题，优化设计应遵循以下原则：减小振动传递、提高系统刚度、优化控制系统等。
同时，还需考虑系统的轻量化、可靠性以及制造成本等因素。
2. 优化方案（1）材料选择：选用高弹性模量、高阻尼性能的橡胶材料，提高悬置系统的减振性能。
（2）结构优化：通过有限元分析等方法，对悬置系统的结构进行优化设计，减小振动传递，提高系统刚度。
例如，可以调整橡胶悬置的形状、尺寸以及布置位置等。
（3）控制系统优化：通过引入先进的控制算法和传感器技术，实现动力总成悬置系统的智能控制，提高系统的响应速度和减振效果。
（4）多场耦合分析：综合考虑发动机、变速器等动力总成部件的振动特性以及车身的动态响应，进行多场耦合分析，为优化设计提供依据。
动力总成悬置系统优化设计及系统稳健性分析
图1动力总成悬置系统力学模型动力总成悬置系统有x、y、z3个方向的平动和绕、z3个方向的转动，多自由度振动系统的振动微分方程式为[1]：（其中：；M———系统质量矩阵；C———系统阻尼矩阵；K———系统刚度矩阵；F（t）———系统所受激励向量。
固有频率和模态方程为由式（2）可得系统的主振型方程：2动力总成悬置系统的优化设计动力总成6自由度运动通常相互耦合，其中：m kl ———M 的第k 行l 列元素；Øi ———系统的第i 阶主阵型。
动力总成6自由度中沿z 轴的平动（Bounce 轴的转动（动力总成横置为Pitch ，动力总成纵置为本文以某车型为例，其输入质量参数如表中质量单位为kg ，惯量参数单位为kg.m 2。
由表1参数，采用MATLAB 及ISIGHT 对悬置系统进行优化，由于悬置类型及受整车布置的限制，本实例仅优化悬置刚度，悬置安装位置及安装角度不做优化。
联合优化后的悬置刚度如表2所示，系统各阶频率及解耦率如表所示。
该车型为三点悬置，其中左悬置为变速器侧悬置，置为衬套式悬置，其压剪比为3.7满足压剪比3~8图2ISIGHT 与MATLAB 联合优化框图表1输入质量参数Jxx Jyy Jzz Jxy Jyz 10.715.6210.28-0.921.15图3能量解耦率分布[2]阎红玉，徐石安.发动机—悬置系统的能量法解耦及优化设计[J].汽车工程，1993，15（6）：321-328.[3]赵彤航.CA1261汽车发动机悬置系统隔振的研究[D].吉林大学硕士学位论文，2002.[4]庞剑，谌刚，何华.汽车噪声与振动—理论与应用[M].北京：北京理工大学出版社，2006.[5]周明，等.遗传算法原理及应用[M].北京：国防工业出版社，1999.[6]上官文斌，徐驰，黄振磊，李岐，李涛.汽车动力总成悬置系统位移控制设计计算方法[J].汽车工程，2006，28（8）：738-742.左悬置隔振率右悬置隔振率后悬置隔振率图5三档全油门悬置隔振率图4悬置怠速隔振率。
动力总成悬置系统的解耦计算方法
俯仰 8‐18
侧倾 8‐12 （engin e）
橫摆 8‐17
7‐9 避开半阶，tip‐ in
五、悬置系统的模态匹配原则
合理的分配固有振动频率
悬置系统的各阶固有频率分布在5—20Hz； 各阶固有频率不要重合；
垂向避开人体最敏感的频率4～7Hz;
绕曲轴转动的频率小于怠速率的1/1.5。
振幅(± 1.0 mm) 动力总成刚体模态配置
同一跟轴振动。 通过两根轴线可以很容易解耦。
如果两者不重合悬置系统耦合。
三、扭矩轴及弹性轴理论
ERA（Elastic Roll Axis)与ERA关系 当悬置系统解耦时，TRA与ERA重合。
目录
1
悬置系统分析模型
2
扭矩轴及弹性轴理论
3
能量解耦法
4
基于TRA坐标系的解耦计算方法
5
悬置系统的模态匹配原则
的扭矩最小，发动机的扭矩输出是绕着曲轴的，这是会出现什么现象？ 发动机处于高速运行时，发动机的动态激励很大，悬置的位移很小，
悬置的约束力也很小，这是发动机近似绕着TRA振动。 动力总成悬置系统高频下绕TRA振动。 TRA通过质心！
三、扭矩轴及弹性轴理论
TRA（Torque Roll Axis) 计算方法如下：
roll
Rotation about vehicle x axis
Rotation about TRA
Ф5
pitch
Rotation about vehicle y axis Rotation about axis defined as
Y axis projection of engine y
axis onto the 2D subspace
动力总成悬置系统优化及稳健性分析
动力总成悬置系统优化及稳健性分析童东红;郝志勇【摘要】To improve the vibration insulation performance of the powertrain mounting system, we use a mounting system as research object and construct a DOF vibration analysis mathematical model in the torque axis coordinate system, and analyze energy decoupling method. The mounting system is optimized with genetic algorithm with vibration decoupling ratios and natural frequencies as design objectives, and dynamic stiffness of individual mount as design variables. Finally, the design robustness is analyzed by using Monte Carlo simulation method. The results illustrate that the decoupling ratios and frequencies meet the design requirements after optimization, and the design robustness is also satisfactory.%为改善动力总成悬置系统的隔振性能，以某车辆的悬置系统为研究对象，在扭矩轴坐标系下建立6自由度振动分析数学模型，阐述能量解耦的计算方法。
以悬置系统振动解耦率和固有频率分布为设计目标，以悬置刚度为设计变量，采用遗传算法对该悬置系统进行优化设计，并且用蒙特卡罗模拟方法对优化结果进行稳健性分析。
利用iSIGHT动力总成悬置参数优化
利用iSIGHT动力总成悬置参数优化1 悬置参数优化概述图1 悬置参数优化流程图解耦优化涉及到动力总成悬置系统自由振动微分方程的建立、优化设计变量的选取、约束范围和目标函数的确定。
对于发动机悬置系统来说,通常它的6个固有振型在多个自由度方向上是耦合的,在某个自由度方向进行激振就会产生耦合振动,这样使得共振频率的范围大大加宽,增大了共振的机会[3]。
模态解耦方法是目前悬置参数设计运用较多的方法之一,其假设系统微幅振动(阻尼可以不考虑),通过合理配置刚度矩阵来实现系统的优化。
常用的解耦方法有弹性中心法、刚度矩阵解耦法、能量解耦法等。
弹性中心法受到悬置布置位置的限制,而刚度矩阵法对于缺少对称面的动力总成结构应用不便,能量解耦方法则可以在原坐标系中进行解耦设计,基本脱离发动机类型和布置形式,解耦总指标在(0, 1)范围内变化,使优化计算保持较好的稳定性。
1.1 动力总成悬置设计的总体原则对于动力总成悬置系统的设计而言，总体的设计思路是：对于存在较大激振力的自由度而言，在避免出现共振的基础上应使动力总成悬置在该方向的刚度小，以利于减振；对于没有激振力或激振力小的自由度而言，应使动力总成悬置在该方向的刚度大，以利于支撑。
按照振动理论，动力总成悬置通用的隔振原则是：1、悬置的布置应尽可能满足非耦合条件，力图使各自由度的振动互相分离。
在此基础上，力图使外部激励频率和系统固有频率之比大于2，使共振点处于实用频率之外，提高隔振效果；2、考虑到动力总成及其支撑车架都是弹性体，应力争将动力总成的悬置支撑在其弯曲振动的节点上，极力降低传递给车体的振动，改善高速行驶时的驾驶室室内噪声水平；3、动力总成的主要运动自由度是侧倾，悬置必须确保能够支撑动力总成的重量，并降低侧倾方向的刚度。
在此前提下考虑悬置布置的倾斜角度，使垂直和剪切方向的刚度得到优化；4、为了防止抖动（轮胎一阶振动模式引起的10～30 Hz车体振动），提高舒适性，必须将悬置系统垂向固有频率设计得较簧下质量振动系统固有频率略高；5、悬置的静变形应在4mm左右，静变形过大将影响悬置元件的寿命，静变形过小意味悬置的刚度过大，不利于减振的需要；6、对于半阶和一阶激振频率都很大的发动机而言，侧倾模态应该在半阶频率和一阶频率之间；7、动力总成的刚体模态应尽量避开人体的最敏感范围；8、动力总成的横向刚度大，利于整车的操纵稳定性。
中国汽车技术论坛_动力总成悬置系统频率和解耦率的稳健性分析方法
x = xc + δx ，δx ∈[−1,1]Δx
(13)
以单参数函数 f (x) 为例，将函数 f (x) 在 xc 附近进行一阶泰勒展开，得到：
f (x) = f (xc + δx) ≈ f (xc ) + ∂f (xc ) δx ∂x
由自然区间扩展定理[9]，得到函数的区间值 f (xI ) ：
d = c0 +t(c −c0)/ Δ1， d = c0 + t(c − c0) / Δ2
(20)
当 Δ1 ≤ t ， Δ2 > t 时，
d = c ， d = c0 + t(c − c0 ) / Δ2
(21)
当 Δ1 > t ， Δ2 ≤ t 时，
d = c0 + t(c − c0 ) / Δ1 ， d = c
(17)
∂x
2.4 区间截断方法
基于区间算术运算或者一阶泰勒级数展开的区间分析方法，会过宽的估计函数的区间值，这是由于每个参 数在函数中多次出现或泰勒级数展开截断误差的原因[8]。为了提高函数区间值的计算精度，文献[12]提出了一种
区间截断方法。其基本思想是：设 a I = [a, a] ，bI = [b, b] 为区间参数，c I = [c, c] 是由区间算术或泰勒展开计
《汽车动力总成悬置系统振动分析及优化设计》范文
《汽车动力总成悬置系统振动分析及优化设计》篇一一、引言汽车动力总成悬置系统作为车辆动力传递与振动控制的关键部分，其性能的优劣直接关系到整车的驾驶舒适性和行驶稳定性。
因此，对汽车动力总成悬置系统的振动进行分析，并进行相应的优化设计，是汽车工程领域研究的重要课题。
本文将深入探讨汽车动力总成悬置系统的振动问题，分析其成因，并针对现有问题提出优化设计方案。
二、汽车动力总成悬置系统概述汽车动力总成悬置系统主要由发动机、变速器、离合器等组成，通过悬置装置与车架相连。
其作用是支撑和固定动力总成，同时减少振动和噪声的传递，保证驾驶的舒适性和行驶的稳定性。
三、汽车动力总成悬置系统振动分析1. 振动产生原因汽车动力总成悬置系统振动的主要原因是发动机运转时产生的激励力，包括燃烧力、惯性力和摩擦力等。
此外，道路不平、车辆行驶中的颠簸等也会对悬置系统产生振动。
2. 振动影响分析振动不仅会影响驾驶的舒适性，还会对车辆的行驶稳定性、零部件的寿命和车辆的噪音产生影响。
长期受到振动的零部件容易出现松动、磨损等问题，影响车辆的正常运行。
四、汽车动力总成悬置系统优化设计针对汽车动力总成悬置系统的振动问题，本文提出以下优化设计方案：1. 材料选择优化选用高强度、轻量化的材料，如铝合金、高强度塑料等，以降低系统质量，提高其刚度和减振性能。
同时，采用阻尼材料，如橡胶等，以吸收振动能量，减少振动传递。
2. 结构优化设计对悬置系统的结构进行优化设计，如增加支撑点、改变支撑方式等，以提高系统的稳定性和减振性能。
同时，采用多级减振设计，使系统在不同频率下的减振效果更加明显。
3. 控制系统优化通过引入先进的控制系统，如液压控制系统、电子控制系统等，对悬置系统的振动进行实时监测和控制。
通过调整控制参数，使系统在不同工况下都能保持良好的减振性能。
五、结论通过对汽车动力总成悬置系统的振动分析，我们发现其产生的主要原因包括发动机运转产生的激励力和道路、行驶中的颠簸等外部因素。
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进 区间截断方法 ， 并验证 了其计 算精度 。为提高悬置 系统频 率和解耦 率 的稳 健性 ， 出一种 区间型稳健 优化方法 （ 提 简称 区间优化 ） 对悬置 刚度进行稳健设计 。对某轿 车悬置系统的频率和解耦率 进行 了稳 健优化 ， 结果表 明 ， 于该悬置系统 ， 对
稳健优 化方法可 以较大幅度地提高悬置 系统侧倾 和俯 仰方向频率 的稳健性 ， 避免了悬置系统与其它零部件产生共振 。与
确定性 优化相 比， 置系统 在垂 直方 向和绕发动机 曲轴扭转方 向解耦 率稍有降低 ， 悬 但能够满足悬置 系统解耦布置 的要求 。
关键词 ：动力总成悬置系统 ； 区间分析 ； 解耦 率 ； 稳健优化
中 图 分 类 号 ：Ｔ ４ ６ Ｋ ０ 文 献 标 识 码 ：Ａ
Ｒｏ ｕｓｎｅ ｓｏ ｉ ｉ ａ ｉ ｎ ｍ ｅ ｈｏ ｏ ｒ ｑ ｅ ｃ ｄ ｂ ｔ ｓ ｐｔｍ ｚ ｔｏ ｔ ｄ ｆ ｒ ｆ ｅ ｕ ｎ ｙ ａｎ ｄ ｃ ｕ ｉ ａ ｉ ｆ ｐ ｗｅ ｔ ａ ｎ ｏ ｔｎｇ ｓ ｓｅ ｓ ｅ ｏ ｐｌ ｎｇ ｒ ｔｏ ｏ ｏ ｒ ｒ ｉ ｍ ｕｎ ｉ ｙ ｔ ｍ
ｍｏｎｉｇｓｓ ｍ （ Ｍ ｕ ｔ ｙｔ ｎ ｅ Ｐ Ｓ）ｉ ｕｕ ｌ ｏ ｄ ｔ ｍｉｉｉ ，ｔｕ ｈ ｒｑ ｅ ｃ ｓａ ｄ ｄ ｃｕ ｌ ｇｒｔ ｓｏ ＭＳ ａｅ ａ ｏ ｓ ｓａ ｙ ｎ ｔ ｅｅ ｎｓｃ ｈ ｓｔｅ ｆ ｕ ｎｉ ｎ ｅｏｐｉ ａ ｏ ｆａ Ｐ ｒ ｌ ｌ ｒ ｔ ｅ ｅ ｎ ｉ ｓ
（． １ 华南理工大学 机械与汽车工程学 院 ， 广州
摘 要 ：由于测量误差 、 安装误差及老化等原因， 动力总成悬置的刚度存在一定程度的误差或波动， 从而悬置系统
的频率 和解耦率必然有一定程度 的不确定性 。考 虑到通常容易得到悬置刚度的变化范 围 ， 在不需了解 其统计 特性的情况 下， 采用 区间数描 述悬 置刚度、 悬置 系统 的频 率及 解耦 率的不确定性 。给出 了计算 悬置 系统频率和解耦率 变化范 围的改
振
动
与
冲
击
Ｖ０． Ｎｏ ４ ２ ２ １３１ ． ０１
第 ３ 卷第 ４ １ 期
Ｊ ＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＶＩ ＢＲＡＴＩ ＯＮ ＡＮＤ Ｓ ＨＯＣＫ
动 力 总 成 悬 置 系统 频 率 和 解 耦 率 的 稳０ ４ ；． １６ １２ 广东省 汽车工 程重点实验室 ， 广州 ５０ ４ ） １６ １
ＷＵ ｅ ．Ｚ ｉ ｆ ＨＯＵ Ｓ ｅ ｇ ｎ ｎ ｈ ｎ ．ａ
（ ．Ｓ ｈｏ ｏ ｃａｉａ ａ ｄＡ ｔｍ ｔ ｅＥ ｇ ｅｒ ｇ ｏｔ Ｃ ｉａＵ ｉ ｒ ｔ ｏ ｅｈｏｏｙ Ｇ ａｇｈｕ５ ０４ ， ｈｎ ； １ ｃｏｌ ｆ Ｍｅｈｎｃｌ ｎ ｕｏ ｏ ｖ ｎ ｉ ｅｉ ，Ｓｕ ｈｎ ｎ ｅｓｙ ｆ ｃｎｌｇ ， ｕｎｚｏ １６ １ Ｃ ｉ ｉ ｎ ｎ ｈ ｖ ｉ Ｔ ａ
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