基于6Sigma方法的发动机悬置系统稳健优化设计

为提高发动机悬置系统的隔振性能,文章将稳健设计与多目标优化相结合,提出了一种发动机悬置系统多目标稳健优化方法。该方法采用第二代非劣排序遗传算法对悬置刚度进行确定性优化;考虑悬置刚度的不确定性,利用蒙特卡洛模拟方法获得确定性优化方案的可靠性,并利用6Sigma优化方法对悬置系统做了进一步稳健优化;最后以某型轿车的发动机悬置系统优化为例,验证了该方法的有效性。     

综合传动装置悬置系统刚度灵敏度分析与振动能量解耦

基于综合传动装置悬置系统6自由度耦合振动模型,利用灵敏度分析方法,计算悬置系统各阶固有振动频率关于各悬置各方向刚度的灵敏度,确定影响某一方向振动的关键橡胶刚度,为改善系统某一方向的振动提供理论依据.以系统各方向振动解耦率作为目标函数,综合考虑传动轴激励、人体承受振动敏感区域及各向振动耦合状况来确定优化约束条件,进行刚度参数最优化,得到的悬置系统各方向最优刚度值可用于改善悬置系统隔振性能.针对某一传动系统振动恶化的情况,采用刚度灵敏度分析与振动能量解耦综合方法,对悬置系统进行设计.最后利用台架振动试验结果验证悬置系统优化设计的有效性.      

重型汽车悬置系统设计

文章以某重卡6×4牵引车配置美国康明斯ISME440-20发动机 采埃孚ZF16S221变速器的悬置系统设计为实例,介绍重型汽车发动机悬置系统的弯矩校核,系统解耦,软垫刚度计算,以及悬置系统设计的基本方法和步骤。     

基于Pareto聚类免疫进化算法的发动机悬置系统优化与稳健性分析

文章在分析各种优化方法优缺点的基础上,建立发动机悬置系统6自由度动力模型.以6自由度方向的解耦率最大为优化目标,以各悬置点三向刚度为设计变量,选用免疫进化算法对发动机的悬置刚度参数进行优化,同时应用Pareto聚类算法从记忆种群中提取多个优化解,最后用Monte Carlo法对悬置系统进行稳健性分析.结果表明,优化解不仅能保证6自由度方向的高解耦率,还能保证悬置系统的稳健性,提高了产品的质量.     

基于渐进变分法的蛋盒型结构等效刚度分析及优化

对蛋盒型结构的等效刚度特性进行了分析并实现了蛋盒型结构参数的优化设计.首先以蛋盒型结构的单胞为研究对象,基于渐进变分法,得到了蛋盒型结构等效刚度特性的数值计算方法.随后用该方法计算蛋盒型结构不同参数情况下的等效刚度特性,并以结构参数为自变量,等效刚度特性为因变量进行拟合.最后应用拟合公式在限定泊松比或等效刚度的情况下,分别以最大化结构的屈曲载荷和最大化单位质量吸能能力的优化为例,对蛋盒型结构参数进行了量纲为一的优化设计.计算结果表明:蛋盒型结构拉伸刚度降低,弯曲刚度升高;蛋盒型结构的刚度特性与结构参数之间呈现非线性的特点,结构表现出负泊松比的特性;在给定优化目标和限定条件时应用拟合公式可以快速实现蛋盒型结构参数的主动优化设计.     

发动机悬置系统多目标优化设计

在研究发动机悬置系统各种优化设计方法的基础上,以整车人机系统为背景,提出以人体在垂直方向振动加速度均方根加权值最小和发动机悬置系统能量解耦为目标的多目标优化模型,对发动机悬置参数进行了优化。计算实例表明,选择合适的发动机悬置参数可以有效地降低汽车振动,改善汽车乘坐适合性。     

衬套类橡胶悬置静刚度的预测

静刚度作为橡胶悬置设计的目标参数之一,同时也是橡胶悬置各项特性研究的基础。为了在橡胶悬置新产品制造前就获得其静刚度值,今提出一种静刚度值的预测方法,以降低新产品的开发成本。以一款衬套类橡胶悬置作为研究对象,从橡胶材料的基础力学性能试验出发,通过橡胶单轴拉伸试验获得试件的应力-应变关系,结合Mooney-Rivlin橡胶本构模型,通过曲线拟合的方法来获得该悬置橡胶材料的本构模型参数;在Unigraphics NX软件上完成悬置模型建立,并通过Hypermesh软件完成前处理,在Abaqus软件中进行静刚度有限元分析,经计算得到衬套类橡胶悬置静刚度的预测值;利用MTS700Hz动态仪实测橡胶悬置的静刚度,将橡胶悬置仿真试验静刚度值与实测静刚度值进行比较,得到X、Y、Z 3个方向的刚度误差分别为7.2%、6.6%、3.2%,相对误差在允许的误差范围之内,从而证明了利用该方法可有效预测橡胶悬置的静刚度。     

新型工程机械驾驶室悬置系统建模与参数优化

为进一步提高工程机械驾驶室悬置系统的隔振性能,改善工程机械的乘坐舒适性,提出一种包含惯容器的新型工程机械驾驶室悬置系统,该系统由主弹簧、副弹簧、减振器以及新型隔振元件——惯容器等四个基本元件构成。为确定该新型悬置的最优结构参数,基于牛顿运动定律建立了工程机械全浮式驾驶室悬置三自由度动力学数学模型,确定了驾驶室悬置参数的优化目标及约束条件,并采用粒子群优化算法对工程机械驾驶室悬置参数进行了优化。仿真对比结果表明,基于最优参数的新型悬置系统可使驾驶室地板垂向振动加权加速度均方根值由0.42降低到0.33,降幅达21%,工程机械的乘坐舒适性得到了明显提高,研究将为基于惯容器的新型工程机械驾驶室悬置系统分析和改进提供理论基础和技术支持。     

考虑变刚度解耦膜的液压悬置动特性快速预测模型

针对液压悬置幅变特性难以计算的问题,提出了一种考虑解耦膜变刚度的固定解耦式液压悬置动特性快速预测模型。首先通过阐述固定式解耦膜的工作原理和特性,引入固定式解耦膜与金属笼的非线性接触力,依此建立固定解耦式液压悬置的集总参数模型;然后对解耦膜进行流固耦合有限元仿真,用分段函数描述解耦膜等效位移与非线性力的关系,并研究了解耦膜厚度、直径以及解耦膜与金属笼间隙等结构参数对变刚度特性的影响规律,采用BP神经网络建立了解耦膜刚度预测模型;最后,选择某固定解耦式液压悬置进行动态特性仿真计算,并与实测结果进行对比。结果表明:文中提出的模型是准确的,且可大大缩短液压悬置动态特性预测的计算时间。     

基于主断面参数的车身结构刚度链快速求解

在刚度链计算模型中直接利用真实主断面参数快速求解,是车身结构刚度链设计方法必须解决的关键问题.在建立和完善轿车车身弯曲静刚度链计算模型的基础上,以刚度链节点参数可控和工程化为目标,建立了刚度链节点参数与主断面截面属性参数的对应关系,研究了利用极坐标法控制真实主断面形状的参数化方法,以及由单一变量控制的复杂截面属性计算方法,实现了刚度链节点属性的参数化计算和刚度链模型计算参数的工程化,为基于真实主断面结构形状的车身静刚度优化分配研究打下了基础.最后用一个车身轻量化优化计算实例验证了研究方法的可行性.     

汽车动力总成非线性能量阱参数设计方法

为控制汽车动力总成的垂向振动,建立了动力总成-非线性能量阱(nonlinear energy sink,NES)二自由度振动模型,考虑动力总成激励力主要为简谐激励和冲击激励.在动力总成简谐激励下,利用复变量-平均法推导了系统慢变方程,得到稳态响应方程,并判断解的稳定性.以平均能量耗散率最大为优化目标,对NES刚度进行优...     

四连杆式独立悬架运动学分析与优化

文章建立了四连杆式悬架多刚体系统模型,并对车轮定位参数等特性进行了仿真,运用多目标函数的最优化方法对悬架的结构参数进行优化,将优化前后的车轮定位参数运动学特性进行对比,说明了悬架结构参数的优化设计对于提高悬架性能起着重要作用。     

控制学科在环的主动悬架多学科设计优化

基于多学科设计优化的思想,提出一种控制学科在环的多学科设计优化方法,将控制学科纳入系统的优化回路内,可以充分考虑系统的结构设计和控制学科之间的协同作用,以实现更好的整体优化效果.以主动悬架的设计优化为例,建立了1/4车辆主动悬架模型和LQG控制器模型,并基于多学科可行法的优化框架,进行多学科分析,对结构参数和控制器参数同时进行优化.优化结果表明,该方法能协调悬架动力学和控制学科之间的耦合关系,获取整体最优解.优化后的主动悬架在保证悬架工作空间和轮胎变形在一定的范围内,且不消耗更多能量的前提下,使车身加速度均方根值降低了27%.      

核筒悬挂结构的动力特性及参数优化

基于欧拉伯努利梁理论和层剪切模型,应用拉格朗日方程推导了单段核筒悬挂减振控制结构的运动方程.在此基础上通过时程分析评价了结构的减振性能,应用复模态叠加法对结构的响应进行了频域分析,以主体核筒顶点位移和悬挂楼面层间位移响应为优化目标,对悬挂楼面的侧移刚度、阻尼器的刚度和阻尼系数进行优化.分析结果表明,存在最优的侧移刚度和阻尼器刚度使得核筒位移响应最小,存在较优的阻尼器阻尼系数可同时有效抑制核筒和悬挂楼面的响应,所以通过合理设置结构参数能够显著减小核筒悬挂减振结构的动力响应.     

基于改进遗传算法的半挂牵引车平顺性与操稳性协同优化

为实现平顺性和操纵稳定性的协同优化,以某半挂牵引车悬架系统为研究对象,以脉冲输入下座椅坐垫上方z向最大加速度、角阶跃输入下的横摆角速度振幅为目标,选取前后悬架钢板弹簧刚度、前后悬架减振器鞍座刚度以及阻尼系数为设计变量,建立目标函数并利用改进NSGA-Ⅱ遗传算法对设计变量进行寻优匹配,最后将最优参数导入ADAMS/CAR...     

非线性橡胶悬架系统平顺性仿真与试验

基于橡胶元件非线性力学特性试验和悬架减振性能台架试验,建立了工程自卸车平面八自由度集中质量参数模型,该模型包含了刚度立方非线性和阻尼分段非线性.用龙格库塔法求解八自由度强非线性动力学方程并用试验验证了仿真模型的正确性.仿真分析与试验研究都表明橡胶悬架减振特性仍需进一步的优化设计.通过橡胶悬架参数灵敏度分析,确定了橡胶悬架最合适的优化参数;双参数的仿真研究表明在考虑有效约束条件下能优化得到橡胶悬架的最佳值.该研究为非公路车辆橡胶悬架的优化设计奠定了基础.     

重型商用车动力传动系参数优化与软件开发

为了提高重型商用车的燃料经济性和动力性,优化设计了动力传动系参数.基于燃料消耗限值,以重型商用车动力性和燃油经济性为目标函数,对重型商用车动力传动系参数进行了全面的优化设计.基于MATLAB平台,开发了重型商用车动力传动系参数优化设计软件.以某重型商用车为例,进行了动力传动系参数优化设计,并进行了实车道路试验.优化设计...     

几种特殊弹性参数对动力总成-悬置系统固有振动特性的影响

为了研究几种特殊弹性参数对动力总成-悬置系统固有振动特性的影响,分别建立了考虑悬置元件的角变形刚度和发动机前端驱动风扇的传动带弹性约束作用的动力总成-悬置系统的振动分析模型。以几种常见车型为例计算了考虑悬置元件角变形刚度前、后动力总成-悬置系统的固有振动特性,同时计算了系统的各阶固有振动频率关于传动带的等效刚度和安装角度参数的变化历程。结果表明:在考虑角变形刚度前、后,动力总成-悬置系统固有振动特性的变化很小;当传动带的刚度逐渐增大时,系统的最高阶振动模态(以侧倾振动为主)频率显著提高;传动带安装角度的增加使第2至6阶固有振动频率产生较大变化。因此,在动力总成-悬置系统固有振动特性的计算过程中一般可以忽略悬置元件角变形刚度影响;而传动带的弹性约束作用则可能显著影响系统的固有振动特性,在建模和计算的过程中应予以重点关注。     

轻型卡车动力总成悬置系统优化研究

为了降低动力总成悬置振动。提高驾乘舒适性。从弹性支承的角度以及悬置的刚度出发，进行动力总成悬置优化研究。测量了NJ1038轻型载货车动力总成的质量与惯性参数和几何参数，建立了4点V型悬置的优化模型，用ADAMS软件进行模型仿真验证。将前、后支承梁等支架作为柔体考虑，真实地模拟了动力总成悬置系统工作时的振动情况。试验证明：主要测点的振动程度下降了40％左右，各悬置垫块的振动传递率降低了30％左右，有效地降低了汽车动力总成悬置振动。     

喷管驱动的转管武器系统参量优化设计

利用约束条件下l维极值复型调优法，考虑与喷管驱动的转管武器系统动力学有关的14个系统参量和4个动力学特性的约束参量，从保证转管武器射击稳定性及后坐缓冲特性等要求出发，对该武器系统进行优化设计，并建立了该武器系统的优化模型。该优化设计模型为转管武器的改进设计提供了一种分析方法。