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摘要:基于六自由度刚体-悬置模型的动力总成悬置解耦分析和优化方法通常是在概念设计阶段,缺乏整车模型数据时的一种初步设计方法,由于未考虑车身刚度和质量的影响,难以反映实车状态下的真实解耦情况。为此,本文提出一种基于OptiStruct及整车有限元模型的动力总成悬置解耦分析和优化的新方法,并验证该方法的正确性、可行性和有效性。 关键词:悬置解耦 Abstract:The method for power assembly mounting decoupling analysis and optimization based on rigid body mounting model is usually used in the conceptual design stage and lacks detail full vehicle model data, and so it is a preliminary design method. It is difficult to reflect the real state of true decoupling without considering the influence of the body stiffness and mass. Therefore, a new method for power assembly mounting decoupling analysis and optimization based on OptiStruct and full vehicle model is proposed, and then its correctness, effectiveness and feasibility are verified. Key words:mounting decoupling; OptiStruct; whole vehicle finite element model 1 前言 2 动力总成坐标系和能量解耦法 3 基于整车模型的悬置解耦分析和优化方法 3.1 3.2 3.2.1 (1)动力总成悬置系统的固有频率必须低于发动机怠速2阶振动频率的1/2。 (2)Lateral 模态。动力总成在x方向上没有激励分量,但也应具有足够的刚度,保证在汽车制动时动力总成在该方向上不发生较大窜动,避免动力总成风扇与散热器片发生碰撞。 (3)Fore/After模态。动力总成在y方向上的振动一般有与绕x方向上的扭转振动耦合的趋势,需要有一定的频率间隔;从隔振角度来看,y方向上要隔离的干扰力没有z方向大。另外,还需考虑汽车在转弯工况时,动力总成在该方向上不发生过大的移动。 (4)Bounce模态。动力总成z向固有振动频率主要影响由路面激励引起的整车振动,此外,z向固有振动频率还应避开前悬同步跳动的Hop模态的固有频率和车身垂直跳动固有频率。 (5)Roll模态。动力总成绕x方向的扭转振动有与y方向的振动耦合的趋势,动力总成绕x轴转动的固有频率必须低于动力总成怠速时点火脉冲频率的1/2,同时,又必须大于车身的刚体扭转振动频率。 (6)Pitch模态。动力总成在绕y方向的振动有与动力总成绕x方向的扭转振动耦合的趋势,需要有一定的频率间隔,同时绕y方向固有振动频率还应避开前悬异步跳动的Tramp模态的固有频率。 综合考虑上述因素,动力总成悬置解耦基本要求见表 1。 3.2.2 优化目标 式中:wi 为第 i 阶模态的解耦率 ki 对应的权重因数;J 为优化的目标函数。 4 实例分析 4.1 模型描述
4.2 (1)优化变量。4个悬置的3个方向的12个刚度值。 (2)优化目标。式(2)值最大。其中,Roll和Bounce模态对应的加权因数设为1.2,其余为1.0。 (3)优化约束。各阶模态频率均大于5Hz,小于18Hz(动力总成怠速2阶激振频率的1/2),且解耦率均大于80%。同时,各模态之间有2.0 Hz以上的间隔:Bounce模态与前悬Hop模态避频2.0Hz以上,Pitch模态与前悬Tramp模态避频2.0 Hz以上。 4.3方法验证
动以及绕x,y和z方向旋转共6个方向的分量,将6个分量相加得到该阶模态的总动能,然后 6个分量分别与总能 量相除,得到该阶模态分别在6个方向的能量占比,称之为对该列进行归一化。对每一列都进行归一化,得到归 一化后的模态能量矩阵,也即为能量解耦率矩阵,见表3。优化模板中DRESP2模态解耦率矩阵见表4。 5 结束语 6 参考文献 [1] 徐石安. 汽车动力总成弹性支承隔振的解耦方法[J]. 汽车工程, 1995, 17(4): [2] [3] 范让林, 黄元毅, 吕兆平. 汽车动力总成-悬置系统的简化及其启发[J]. 机械设计与制造, 2010,4(4): 8-10.
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