[发明专利]一种装载机隔振装置的参数设计和隔振性能分析评估方法

权利要求书

1.一种装载机隔振装置的参数设计方法，包括步骤：

(1)测量动力总成的质量、质心和转动惯量，并建立动力总成的质量矩阵；

(2)统计悬置装置的安装方式、安装角度以及发动机参数，该参数用于计算用动力总成在全局坐标系下的刚度矩阵；

(3)建立悬置系统的振动微分方程，通过求解振动微分方程求解解耦率、动反力之和、传递率；

(4)建立多目标优化函数：选取解耦率、传递率、悬置的支反力为优化目标；

(5)以提升解耦率和隔振效果为目标，应用NsgaII多目标遗传算法，分别从固有频率配置、解耦率以及传递率、悬置装置支反力为优化目标，对动力总成悬置装置的刚度进行优化设计，对悬置件动刚度、阻尼参数进行优化设计。

2.根据权利要求1所述的装载机隔振装置的参数设计方法，其特征在于，步骤(1)中，利用三线摆式动力总成惯性特性测试台架测量所述动力总成的质量、质心和转动惯量，然后建立动力总成的质量矩阵M；

优选地，所述矩阵M为：

其中，所述m为动力总成质量，Jx、Jy、Jz分别为动力总成绕X轴、Y轴、Z轴的转动惯量，Jxy、Jyz、Jzx分别为动力总成对主轴的惯性积。

3.根据权利要求1所述的装载机隔振装置的参数设计方法，其特征在于，步骤(2)中，所述悬置装置的安装方式采用平置式，优选地，所述发动机参数包括：发动机转速、发动单缸往复运动质量、发动机曲柄半径、发动机连杆长度比、固定工况下发动机输出扭矩平均值和悬置角度，其中，所述悬置角度为动力总成坐标系与悬置元件对应坐标轴夹角。

4.根据权利要求2所述的装载机隔振装置的参数设计方法，其特征在于，步骤(3)中，所述悬置系统的振动微分方程的建立方法如下：

其中，所述发动相关参数用于计算动力总成激振力F₀；

确定的所述悬置刚度、悬置安装位置和安装角度用于计算动力总成的动刚度矩阵K，将刚度矩阵、质量矩阵代入动微分方程计算解耦率；

根据势能公式推导出6个方向能量分布，6个方向分别为x、y、z三个方向的移动和绕x、y、z轴的转角侧倾、俯仰、横摆，以第i阶固有频率振动时，第k个广义坐标所分配到的能量在总能量中的百分比dig_ki为：

其中，(k、i＝1、2、…6)；

其中：表示当系统以第i阶模态振动时的最大动能，且的计算公式为：

其中，(k、l、i＝1、2、3～6)；

其中，所述为第i阶固有频率；φ_ik、φ_il分别为第i阶主振型φ_i的第k个元素和第l个元素；所述M_kl为所述动力总成的质量矩阵M的第k行、第l列元素；

所述表示第i阶主振动下分配于第k个广义坐标上的能量，计算公式为：

计算动力总成时，本发明将其简化成一个单自由度模型：

其中，所述M为动力总成的质量矩阵，C为粘性阻尼系数，K为弹簧刚度，KX即为弹簧力，所述为阻尼力，ω为激振力的频率，F₀为动力总成激励力；

动力总成激振力经过悬置传递到悬置支撑的力，即传递力FT，为弹簧力KX和阻尼力的合力，所述F_T的计算公式为：

其中，所述λ为频率比，λ＝ω/ω_n，ω_n为系统无阻尼固有频率，ζ为阻尼比，

在动力总成激励力的作用下，系统的稳态响应为：

将所述传递力F_T与动力总成激励力F₀作比值，得到传递率T_D：

悬置动反力计算时，不考虑阻尼时用下面的方程描述：

其中，所述X＝[x y z α β γ]为动力总成的位移矢量，F₀是简谐激励力矢量，M为动力总成的质量矩阵，KX为弹簧力，ω为激振力的频率，F₀为动力总成激励力；

系统受迫振动的稳态解：U_dyn＝[K-ω²M]^-1*F₀；

到稳态响应后，从第i个悬置传递到车身的动态力为：f_i＝[-k_i，k_ir_i]U_dyn；

目标函数为不同激励情况，所有悬置动反力之和如下式：