文档介绍：上海交通大学
博士学位论文
液阻悬置动态特性仿真与试验研究
姓名:张云侠
申请学位级别:博士
专业:车辆工程
指导教师:张建武
20070701
液阻悬置动态特性仿真与试验研究摘要动力总成悬置系统是动力总成与车架或车身之间的弹性连接装置,是发动机及整车减振降噪的重要组成部分。悬置系统的作用可归纳为动力总成支撑和双向隔振:既要保证在低频大振幅激励下有效降低由路面传递给发动机的振动,又要成功隔离发动机运转引起传递到车身的振动。液阻悬置是目前悬置系统中广泛采用的隔振元件之一,其动特性是汽车发动机隔振的主要研究方向。随着液阻悬置结构不断的改进,其性能也不断提高,使整车振动、噪声控制不断得以改善。我国在液阻悬置的自主研发、设计及制造等方面至今尚处于起步阶段,这种隔振技术在国产汽车上的应用仍未普及。大多国内汽车上采用的液阻悬置结构相对简单,致使其性能也不理想。随着对汽车舒适性要求的不断提高、整车轻量化及直列四缸发动机等自平衡性较差的发动机的广泛应用,新型结构的液阻悬置研究及对其结构分析、参数辨识等方面研究需求也日益迫切。本文结合国家“敝卮笞ㄏ睢案咚俅鸥〗煌ḿ际豕氪新酉钅俊吧虾4鸥」旒斐笛兄嗪牛国家自然科学基金“填充橡胶材料结构与流体耦合机械系统的动力学特性研究编号:箍A硕孕滦徒峁挂鹤栊媒7椒ā参数辨识、特性分析以及试验验证等内容的研究;以此揭示新型液阻悬置隔振的机理、分析结构参数及元件对减振性能的影响,为同行业产品开发、结构改进和性能优化等工作提供颇有价值的参考。以动刚度、滞后角作为液阻悬置的动态特性评价指标,结合键合图方法,建立了直接节流盘式悬置的集总参数模型。在建立液阻悬置的集总参数模型时,试图找到一种普遍适用于多种结构液阻悬置系统简单而有效的建模方法,并将这一方法推广到阻尼孔式液阻悬置、惯性通道式液阻悬置、解耦盘式液阻悬置以及节流盘式液阻悬置。本文采用的键合图法建立液阻悬置的集总参数模型为键合图与液阻悬置集总参数的联合应用提供了实例,简化了复杂橡胶和流体耦合的机械一液压系统的建模方法。通过试验与有限元相结合的方法识别了直接节流盘式液阻悬置集总参数模型中的部分参数。识别的参数包括节流盘液室体积柔度、上海交通大学博士学位论文
橡胶主簧动态刚度、节流盘及其附连液体的质量惯性系数、液体对节流盘的阻力系数、惯性通道内液体的质量惯性系数及惯性通道对流体流动的阻力系数。通过对参数辨识,建立了物理系统和集总参数模型之间的对应关系,提高了数值仿真的准确性,总结出主要物理参数对集总参数模型的影响。以直接解耦盘液阻悬置为试验对象,研究了预载荷、激振振幅、激振频率和温度对液阻悬置和橡胶主簧动态力学特性的影响。获得不同结构、不同工况下液阻悬置的静、动态性能,从而揭示了液阻悬置的中节流盘结构的对悬置动态特性的影响,为液阻悬置的结构设计、性能优化提供依据。利用建立的集总参数模型和识别的物理参数对直接节流盘式液阻悬置进行数值仿真,与试验结果基本一致。这表明建立的数学模型及辨识的物理参数正确性,该理论可应用于性能分析和参数优化等研究工作。对比带有节流盘和不带节流盘液阻悬置动态性能,表明节流盘调节了悬置的高频动态特性;对比了惯性通道式、解耦盘惯性通道式、节流盘解耦盘惯性通道式悬置动态特性,从液阻悬置内部压力和液柱的运动的频响特性分析液阻悬置在低频和高频的减振机理。利用有限元模型对液阻悬置静态和动态特性进行分析,分析主要侧重于建立液阻悬置的有限元液固耦合模型,通过耦合模型来计算液室内压力分布,对比分析了阻尼孔式液阻悬置、节流盘阻尼孔式液阻悬置的动态特性和液室内部压力特性,阐述了节流盘在悬置中作用,突出地显示了节流盘在悬置中的改善高频性能的作用。不同结构液阻悬置的减振机理研究是液阻悬置设计的重要依据,为设计和制造出具有更好隔振性能的液阻悬置奠定基础,对汽车减振降噪方向的研究具有实际意义。本文提出的节流盘相关参数辨识方法及节流盘在液阻悬置中动特性试验验证方案可为类似研究提供参考。关键词:动力总成液阻悬置,直接节流盘,集总参数模型,液一固耦合有限元模型,参数识别,试验测试分析上海交通大学博涎宦畚摘要
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髟厶厶舅骸肷怀酝枘镊晕鵦¨川V軲齊符号说明节流盘液室体积柔度,/上液室体积柔度,/下液室体积柔度,/Z鰁频率比强制振动频率,自然振动频率,阻尼比力传感器的力信号,位移传感器的位移信号,激振频率初始值