发动机怠速激励下客车车身振动特性研究

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1、ADissertationSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterinEngineeringAnalysisofBusBodyVibrationCharacteristicsCausedbyEngineIdleExcitationMasterCandidate：ShuangYuanMajor：VehicleEngineeringSupervisor：Prof.QiliangYangWuhanUniversityofScienceandTechnologyWuhan,Hubei430081

2、,P.R.ChinaMay,2015摘要良好的客车车身振动特性有助于提升客车NVH性能，提高客车品质、品牌竞争力，改善道路交通环境。本文以某国产客车为研究对象，针对其怠速工况下车身VIP座椅位置振动异常问题展开研究。综合运用多体动力学、有限元法、动态响应灵敏度分析和结构优化方法，研究和改善发动机怠速激励下客车车身的振动特性。首先建立十二自由度整车动力学模型，求解发动机激励引起的动力总成悬置系统的动载荷。以悬置系统的动载荷为桥梁，将动力学仿真和有限元仿真结合起来。然后建立白车身有限元模型，将悬置系统的三向动载荷施加到白车身有限元模型上，定量求解发动机怠速激励下车身特征点的动态响应

3、。最后将此振动仿真方法应用到结构优化中，针对实车上出现怠速工况下VIP座椅位置振动异常问题，以动态响应灵敏度分析为指导，一方面加强车身底板骨架-车架整体结构中的薄弱结构；另一方面运用基于模型近似技术的遗传算法对目标结构进行尺寸优化。对比发动机怠速工况下的仿真计算结果和实车测试结果，表明使用多体动力学软件和有限元软件联合仿真，能够准确地模拟发动机激励下车身振动的实际情况。整个仿真过程都在HyperworksDesktop平台上完成，能够减小数据传递误差，提高车身动态响应的求解精度。将这种仿真方法运用到结构动态优化设计中，有效改善了客车的平顺性。该方法亦可推广用于解决行驶工况下车身

4、的振动问题。关键词：多体动力学；有限元法；动态响应；动态灵敏度分析；结构优化IAbstractAreasonablebusbodyvibrationcharacteristicscannotonlyimprovetheNVHperformance,butalsoraisetheproductquality,shapethebrandimage,aswellasreducethetrafficnoisepollution.Utilizingdomesticallymanufacturedpassengerbusasobject,basedonintegrationofpowert

5、rainandthevehiclebody,Multi-bodydynamics,finiteelementmethod,dynamicsensitivityanalysisandstructureoptimizationwerecomprehensivelyusedtostudydynamicsimulationonvehiclebodyvibrationthatcausedbyengineidleexcitation.A12-DOFMulti-dynamicsmodelandafiniteelementmodelforthebody-in-white(BIW)wereest

6、ablished.InordertosolvedynamicresponsesonfeaturepointsofBIWquantitatively,dynamicssimulationandfiniteelementsimulationwerelinkedthroughthedynamicloads,whichweregeneratedbyengineidleexcitationonpowertrainmountingsystem.Thisvibrationsimulationmethodwasutilizedinstructureoptimizationtosolvethep

7、roblemofVIPseatvibrationanomaliesonidlingcondition.Undertheguidanceofthedynamicsensitivityanalysis,ridingcomfortwasgreatlyenhancedthecarframe-gestellbodenstructurethroughpartialadjustmentandsizeoptimizationwiththeapproximatemodeltechnologyandgeneti