[发明专利]车辆动力总成悬置系统区间优化设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及车辆设计，具体是车辆动力总成悬置系统的区间优化设计方法。

背景技术

动力总成悬置系统将动力总成与车身及底盘弹性地连接起来，从而减小发动机工作时向汽车结构传递的振动。动力总成振动问题是提高载重汽车品质需解决的一个重要问题。近年来，基于能量法的悬置解耦方法在工程上得到快速推广和应用，产生了一系列基于能量法解耦原理的发动机悬置解耦方法。悬置解耦算法主要在于对悬置刚度、悬置位置和悬置倾角等设计变量进行计算，得到最佳的参数组合，降低系统振动传递率。由于悬置位置相对不易改变，悬置刚度和悬置倾角在一般的悬置解耦算法中经常作为设计变量。由于悬置刚度和悬置倾角变量多，变化范围大，传统的悬置解耦算法容易存在组合爆炸的问题，不易求得最优解。

同时，由于加工制造等方面的误差，悬置系统的参数如悬置刚度经常不是确定的值，而是在某个区间内变动。在优化的过程中，如果使用传统的确定性优化方法对悬置系统进行优化，得到最优的悬置参数；在实际过程中，按照上述优化结果进行使用的悬置，其名义值等于上述优化结果，但实际值并不相等。这种情况的出现，会导致悬置系统振动恶化，引发一系列的问题。

综上所述，针对悬置系统的参数不确定性，需要提供相关技术进行区间优化设计，解决动力总成振动问题，提高车辆舒适性。

发明内容

本发明的目的是提供一种车辆动力总成悬置系统的区间优化设计方法。

解决本发明的技术问题的技术方案是：利用区间分析理论建立悬置解耦模型；以悬置系统六自由度解耦为目标函数，以悬置的各向刚度为优化变量，以六自由度的振动频率为约束条件，确定动力总成及悬置系统的技术参数，使用粒子群算法对悬置系统进行六自由度解耦，具体步骤主要包括：

A.悬置解耦计算模型；

B.基于区间分析理论的悬置解耦优化模型；

C.基于粒子群算法的区间优化模型并优化计算。

所述方法在步骤A，首先以下式计算悬置系统解耦率T_pk

式中，T_pk即为当系统以第j阶模态振动时，第k个广义坐标动能所占悬置系统总动能的百分比，也就是解耦率；M(k,l)是系统质量矩阵的第k行、第l列元素；分别代表第j阶振型的矩阵的第k个、第l个元素；k=1～6,j=1～6；l=1～6。

在公式（1）中，T_pk值越高，解耦率也就越高，系统振动耦合程度越小，悬置设计结果越好。当T_pk=100%时，系统作第j阶模态振动时能量全部集中在第k个广义坐标上，即该阶模态振动实现完全解耦。

在步骤A，利用区间分析理论，建立能量法解耦的操作过程包括：

（1）悬置参数区间变动范围确定；

根据对加工、制造、安装等方面误差的分析，确定悬置参数最大变动范围及表达方式。该参数k可以以悬置参数名义值的变动量表达，k=k_norm±Δk_norm，其中k_norm是参数的名义值，Δk_norm是悬置参数的变动量。

（2）悬置系统区间矩阵的建立；

建立悬置系统的区间变动矩阵A，该矩阵可以用悬置矩阵名义值及其变动量表达：

A=A_norm±ΔA_norm  （2）

其中A_norm是矩阵的名义值，ΔA_norm是悬置矩阵的变动量。

（3）基于能量法的区间解耦方法建立

对上述悬置区间变动矩阵A进行能量法解耦，即对悬置区间变动矩阵A计算特征值ω²和特征向量D：

[ω²,D]=eig(A)  （3）

系统的固有频率f可通过如下计算：

f=ω2π---(4)]]>

并计算固有频率的下限：