ADAMSVibration模塊在懸置系統(tǒng)振動(dòng)性能分析中的應(yīng)用

1、ADAMS/Vibration模塊在懸置系統(tǒng)振動(dòng)性能分析中的應(yīng)用一、動(dòng)力總成懸置系統(tǒng)的建模1) 動(dòng)力總成的主要參數(shù)a) 動(dòng)力總成的質(zhì)量b) 質(zhì)心位置c) 動(dòng)力總成的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、慣性積d) 發(fā)動(dòng)機(jī)的參數(shù)，如發(fā)動(dòng)機(jī)在怠速、最大扭矩、額定轉(zhuǎn)速工況下的轉(zhuǎn)速、輸出扭矩等。2) 懸置系統(tǒng)的主要參數(shù)a) 懸置點(diǎn)坐標(biāo)b) 懸置剛度c) 阻尼d) 安裝角度。圖1 動(dòng)力總成質(zhì)量特性參數(shù)輸入圖2 ADAMS動(dòng)力總成懸置系統(tǒng)示意圖根據(jù)動(dòng)力總成和懸置系統(tǒng)的質(zhì)量特性參數(shù)、幾何特性參數(shù)、力學(xué)特性參數(shù)輸入，在ADAMS/view中建立動(dòng)力總成懸置系統(tǒng)虛擬樣機(jī)模型。二、動(dòng)力總成懸置系統(tǒng)的分析評(píng)價(jià)懸置系統(tǒng)性能主要從系統(tǒng)的避頻、解耦

2、、限位、隔振率等幾個(gè)方面考察。分為時(shí)域、頻域下激勵(lì)信號(hào)輸入分析。1) 懸置系統(tǒng)固有頻率分析在ADAMS/Vibration模塊下對(duì)動(dòng)力總成懸置系統(tǒng)進(jìn)行振動(dòng)模態(tài)分析。圖3 模態(tài)分析對(duì)話(huà)框經(jīng)仿真分析得到動(dòng)力總成剛體六階模態(tài)固有頻率，如下表所示。表中第二列為系統(tǒng)無(wú)阻尼固有頻率，它是把系統(tǒng)看作保守系統(tǒng)的前提下得到的，即系統(tǒng)沒(méi)有阻尼；第三列為系統(tǒng)的阻尼比，也叫相對(duì)阻尼系數(shù)，即系統(tǒng)阻尼系數(shù)與臨界阻尼的比值。圖4 模態(tài)分析固有頻率分布表根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)隔振理論，發(fā)動(dòng)機(jī)激振頻率與系統(tǒng)固有頻率之比大于2，才能起到隔振的效果；不平路面的激勵(lì)頻率是客觀存在，一般小于2.5HZ。2) 懸置系統(tǒng)振動(dòng)模態(tài)能量解耦分析能量解耦法

3、是從能量的角度來(lái)解釋發(fā)動(dòng)機(jī)總成懸置系統(tǒng)的振動(dòng)解耦。如果發(fā)動(dòng)機(jī)總成懸置系統(tǒng)作某個(gè)自由度的振動(dòng)，而其他自由度是解耦的，那么系統(tǒng)的振動(dòng)能量只集中在該自由度上。從能量角度來(lái)說(shuō)，耦合就是沿著某個(gè)廣義坐標(biāo)方向的力(力矩)所作的功，轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)沿多個(gè)廣義坐標(biāo)的動(dòng)能和勢(shì)能。采用能量法解耦的依據(jù)是, 當(dāng)系統(tǒng)在作某個(gè)方向的振動(dòng)而和其它方向解耦時(shí), 則能量只集中于該自由度方向上。1.工程上，某一頻率下，某向模態(tài)能量達(dá)到85%以上，此向模態(tài)與其它模態(tài)解耦程度即視為滿(mǎn)意；2.工程上，發(fā)動(dòng)機(jī)主要振動(dòng)方向，垂直方向，橫向轉(zhuǎn)動(dòng)方向，解耦度達(dá)到90%以上，即可視為完全解耦。圖5 各階模態(tài)振型不同自由度方向的能量分布表3) 懸置系

4、統(tǒng)振動(dòng)響應(yīng)及傳遞特性分析動(dòng)力總成懸置系統(tǒng)在怠速、最大扭矩、額定轉(zhuǎn)速工況下的振動(dòng)響應(yīng)分析，包括懸置的變形、懸置支撐反力和動(dòng)力總成質(zhì)心處的運(yùn)動(dòng)響應(yīng)計(jì)算，以及懸置系統(tǒng)傳遞率分析。通過(guò)動(dòng)力分析可以直觀地給出在所關(guān)心的頻率范圍內(nèi)，系統(tǒng)的隔振效果和各懸置所受動(dòng)態(tài)力的情況。圖6 懸置在z向的位移量振動(dòng)傳遞率是判斷懸置系統(tǒng)隔振性能優(yōu)劣的一個(gè)重要指標(biāo)，它反映了整個(gè)動(dòng)力總成懸置系統(tǒng)的隔振水平。過(guò)大的振動(dòng)傳遞率將導(dǎo)致車(chē)架和駕駛室的劇烈振動(dòng)，整車(chē)的平順性和舒適性惡化，甚至導(dǎo)致懸置系統(tǒng)元件壽命降低。選取在怠速時(shí)X方向上的振動(dòng)傳遞率進(jìn)行分析，計(jì)算公式為:三、動(dòng)力總成懸置系統(tǒng)振動(dòng)性能優(yōu)化分析發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力總成懸置系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)

5、內(nèi)容包括三個(gè)方面:設(shè)計(jì)變量、目標(biāo)函數(shù)以及約束條件，這三個(gè)方面的內(nèi)容直接影響到優(yōu)化設(shè)計(jì)方案的質(zhì)量和設(shè)計(jì)難度，甚至直接關(guān)系到優(yōu)化設(shè)計(jì)的最終結(jié)果。目標(biāo)函數(shù)：a) 發(fā)動(dòng)機(jī)懸置系統(tǒng)六自由度解耦或部分解耦；b) 懸置系統(tǒng)固有頻率的合理配置；c) 系統(tǒng)的振動(dòng)傳遞率或支撐處動(dòng)反力最小。設(shè)計(jì)變量：a) 懸置剛度b) or懸置阻尼c) or安裝位置d) or安裝角度約束條件在優(yōu)化設(shè)計(jì)過(guò)程中，對(duì)于設(shè)計(jì)變量的選取常加以某些限制或給出一些附加的設(shè)計(jì)條件，這種限制條件就稱(chēng)為設(shè)計(jì)約束，即優(yōu)化設(shè)計(jì)的約束條件。由于約束條件的存在，使得在優(yōu)化設(shè)計(jì)過(guò)程中，求解滿(mǎn)足設(shè)計(jì)約束條件的設(shè)計(jì)點(diǎn)的工作難度加重。圖7 設(shè)計(jì)變量設(shè)定對(duì)話(huà)框圖8 目標(biāo)函數(shù)設(shè)定對(duì)話(huà)框圖9 優(yōu)化分析對(duì)話(huà)框運(yùn)行設(shè)計(jì)研究，分析各個(gè)設(shè)計(jì)變量對(duì)目標(biāo)函數(shù)值影響的靈敏度。能量解耦率靈敏度分析，確定影響主振型方向能量解耦率的懸置剛度變量。運(yùn)行Optimization，以發(fā)動(dòng)機(jī)垂直方向振動(dòng)、俯仰方向振動(dòng)、側(cè)傾方向振動(dòng)模態(tài)能量解耦