悬架液压衬套有限元分析与基于AMESim的隔振性能优化

随着人们对汽车乘坐舒适性要求的日益提高，以及国内外相关法规的不断严格，如何改善汽车的NVH性能已经成为热点研究课题。悬架液压衬套作为汽车悬架系统的重要隔振元件，比传统橡胶衬套有更好的动态特性，能够起到更好的减振降噪作用，因此在中高级乘用车上被广泛应用。而在国内，对液压衬套的自主设计开发起步较晚，在相关的设计理论和技术问题上存在诸多难点。本文结合“吉林省科技发展计划”项目子项“乘用车振动舒适性关键技术研究”对某乘用车的液压衬套建模方法、隔振性能匹配与优化等方面做了深入研究，主要工作总结如下：首先，剖析液压衬套的实体结构，了解其工作原理，建立衬套各零件的三维实体模型，对其进行网格划分后导入液固耦合分析软件建立衬套的液固耦合有限元模型（包括固体模型和液体模型）；对该模型进行静态和动态仿真，仿真结果与衬套台架试验结果对比验证了模型的正确性；利用建立的正确液固耦合模型计算液压衬套的两个关键参数：等效活塞面积与单液室体积刚度，为下文的参数化建模提供数据支撑。然后，根据衬套的键合图模型和集总参数模型搭建AEMSim模型并对其进行动态仿真，基于描述函数法的思想在Matlab中处理仿真后的数据得到动态特性（即动刚度和阻尼滞后角）仿真曲线；通过仿真曲线与试验曲线的对比分析证明所建立的AMESim模型是正确的；利用AMESim模型进行了各参数对动刚度和阻尼滞后角的灵敏度分析，找出了对衬套动特性影响较大的几个参数，为后期优化中设计变量的选择提供了依据。最后，通过对简单隔振系统的性能匹配分析和整车道路试验，找出了液压衬套与车辆悬架系统的匹配原则，确定了衬套的优化目标；再依据优化目标提出了两套优化方案，利用AMESim的强大建模仿真能力和Matlab遗传算法工具的优化能力对衬套进行了联合仿真优化；比较两套方案的优劣并得到最终优化结果，并依据优化结果对原衬套结构进行了重新设计。汽车上不同的悬架系统对液压衬套的隔振性能有着不同的要求，本文的研究为相关液压衬套产品的设计开发、性能匹配与结构优化提供了理论依据和研究方法。
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