本文關鍵詞：懸架橡膠襯套對汽車平順性影響的多體動力學研究

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【摘要】：隨著汽車行業(yè)的不斷發(fā)展,人們對于車輛在環(huán)保、節(jié)能舒適程度以及行駛穩(wěn)定性方面的要求比以前更高。懸架的導向系統(tǒng)在與車身連接的鉸接點處廣泛采用橡膠襯套進行彈性連接,這是由于橡膠襯套能夠在不改變低頻段隔振性能的基礎之上,極大程度地提高懸架系統(tǒng)處于高頻段的隔振性能,還能夠在一定程度上減小因路面不平整而造成的車輛內部噪聲,同時具備彈性特征和衰減特征等優(yōu)點。因此,橡膠襯套已經(jīng)成為車輛不可缺少的一個組成元件。本文以某轎車為研究對象,以提高汽車平順性和操縱穩(wěn)定性為目標,對橡膠襯套參數(shù)進行優(yōu)化,完成了以下幾個方面的研究:首先,對幾種常見的超彈性本構模型進行介紹,根據(jù)材料的單軸拉伸試驗數(shù)據(jù),利用非線性最小二乘法計算各個本構模型的方程系數(shù),擬合懸架橡膠襯套材料應力-應變關系曲線并與試驗曲線對比,選擇最為合適的橡膠材料超彈性本構模型;利用有限元仿真獲得橡膠襯套其余各方向剛度曲線,根據(jù)試驗數(shù)據(jù)對橡膠襯套隨激勵頻率和振幅變化的動態(tài)特性進行討論;其次,對比分析三種目前廣泛應用的橡膠襯套數(shù)學模型,根據(jù)課題的實際需要選用了一種彈性力單元、粘彈力單元與摩擦力單元相疊加的橡膠襯套參數(shù)化模型,根據(jù)試驗數(shù)據(jù)對橡膠襯套模型進行參數(shù)識別,該模型可以反映出激勵頻率和激勵振幅對橡膠襯套力學性能的影響,更接近真實情況;再次,借助ADAMS軟件的GFOSUB用戶子程序將所建立的高精度橡膠襯套模型導入懸架模型中,建立考慮非線性橡膠襯套的麥弗遜懸架剛柔耦合多體動力學模型,對比考慮非線性橡膠襯套和不考慮橡膠襯套的懸架系統(tǒng)KC特性,并建立整車多體動力學模型,對其進行平順性和操縱穩(wěn)定性仿真;最后,在整車多體動力學模型的基礎上,以底盤垂向加速度均方根值和方向盤階躍輸入仿真獲得的車身側傾角為優(yōu)化目標,選用合適的多目標優(yōu)化算法,對橡膠襯套參數(shù)進行優(yōu)化,以提高整車平順性和操縱穩(wěn)定性。
【關鍵詞】：橡膠襯套 懸架 多體動力學 非線性 多目標優(yōu)化
【學位授予單位】：北京理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：U463.33
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-17
• 1.1 本論文研究的目的和意義10-11
• 1.2 國內外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢11-16
• 1.2.1 橡膠黏彈性模型11-13
• 1.2.2 懸架K&C特性13-14
• 1.2.3 多目標優(yōu)化算法研究現(xiàn)狀14-16
• 1.3 課題主要研究內容16-17
• 第2章 橡膠襯套動靜態(tài)力學特性研究17-28
• 2.1 懸架中橡膠襯套簡介17-18
• 2.2 橡膠襯套的靜態(tài)力學特性研究18-25
• 2.2.1 橡膠材料超彈性本構模型基本理論18-20
• 2.2.2 橡膠襯套有限元分析20-23
• 2.2.3 橡膠襯套靜態(tài)特性試驗23-24
• 2.2.4 其他方向剛度曲線24-25
• 2.3 橡膠襯套的動態(tài)力學特性25-27
• 2.4 本章小結27-28
• 第3章 橡膠襯套數(shù)學模型的建立28-39
• 3.1 橡膠襯套典型力學分析模型28-34
• 3.1.1 Kelvin-Voigt模型28-30
• 3.1.2 Maxwell模型30-32
• 3.1.3 BERG模型32-34
• 3.2 橡膠襯套數(shù)學模型的建立34-35
• 3.2.1 彈性力單元34
• 3.2.2 粘彈力單元34-35
• 3.2.3 摩擦力單元35
• 3.3 模型參數(shù)識別35-37
• 3.3.1 摩擦力單元的參數(shù)識別36
• 3.3.2 彈性力單元的參數(shù)識別36
• 3.3.3 粘彈性單元的參數(shù)識別36-37
• 3.4 襯套模型試驗驗證37-38
• 3.5 本章小結38-39
• 第4章 整車剛彈耦合仿真模型的建立39-60
• 4.1 橡膠襯套參數(shù)化模型在ADAMS/Car中的應用39-40
• 4.2 懸架K&C特性仿真模型的建立40-44
• 4.2.1 麥弗遜前懸架模型40-42
• 4.2.2 轉向子系統(tǒng)模型的建立42-43
• 4.2.3 輪胎子系統(tǒng)模型的建立43-44
• 4.3 前懸架總成建模及K&C特性仿真44-49
• 4.3.1 平行輪跳動（K特性）44-46
• 4.3.2 反向輪跳動（K特性）46-47
• 4.3.3 同向側向力加載（C特性）47-48
• 4.3.4 同向回正力矩加載（C特性）48
• 4.3.5 同向縱向力加載（C特性）48-49
• 4.4 整車虛擬樣機的建立49-53
• 4.4.1 后懸架系統(tǒng)模型49
• 4.4.2 車身系統(tǒng)模型49-50
• 4.4.3 路面模型50-53
• 4.4.4 整車模型的建立53
• 4.5 整車操縱穩(wěn)定性仿真53-58
• 4.5.1 轉向盤轉角階躍輸入53-54
• 4.5.2 穩(wěn)態(tài)回轉54-55
• 4.5.3 蛇行試驗55-58
• 4.6 整車平順性仿真58
• 4.6.1 仿真條件58
• 4.6.2 仿真結果58
• 4.7 本章小結58-60
• 第5章 橡膠襯套剛度多目標優(yōu)化60-71
• 5.1 橡膠襯套剛度靈敏度分析60-62
• 5.1.1 靈敏度分析方法概述60-61
• 5.1.2 靈敏度計算方法61
• 5.1.3 靈敏度分析61-62
• 5.2 橡膠襯套多目標參數(shù)優(yōu)化62-67
• 5.2.1 多目標遺傳優(yōu)化算法62-64
• 5.2.2 目標函數(shù)的確定64
• 5.2.3 優(yōu)化變量的選擇64-65
• 5.2.4 約束條件的確定65-66
• 5.2.5 優(yōu)化模型的建立66-67
• 5.3 優(yōu)化結果67-70
• 5.4 本章小結70-71
• 第6章 全文總結與展望71-73
• 6.1 全文總結71
• 6.2 研究展望71-73
• 參考文獻73-77
• 攻讀學位期間發(fā)表論文與研究成果清單77-78
• 致謝78

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