A robust optimization for the frequency and decoupling ratio of a powertrain mounting system based on interval analysis

This paper presents a robust optimization method to decrease the variations in the performance of the designed system caused by the unavoidable manufacturing, installation or measurement errors of the design variables. Generally, it is difficult and costly to determine statistical information with sufficient precision for uncertain design variables; in this study, interval numbers are used to describe the uncertain design variables, and only the bounds of these variables are required. An improved interval truncation method is presented for estimating the variation ranges of the system performances. The robustness estimations of the system performances are incorporated into the optimization formulation to obtain the nominal design variables, which could make the system performances relatively robust; therefore, the design robustness is estimated and improved in the optimization iteration process. The robust optimization method is applied to a general powertrain mounting system (PMS) to improve the design robustness of the PMS decoupling layout and frequency allocation. The optimization results show that the robust optimization method could effectively increase the decoupling ratios in the interested vertical and pitch directions, and the frequency allocation is more robust than that obtained using the traditional deterministic optimization.     

汽车动力总成位移计算方法和包络构建研究

本文论述了动力总成位移计算方法的基本原理,并以某款轿车动力总成3点悬置系统为例,结合具体设计实际,论述了动力总成的悬置系统匹配、质心位移计算和包络的构建等方法。这种方法可以避免因距离过小而导致的运动干涉问题发生,对于动力总成悬置的设计和机舱的布置具有指导意义。     

发动机悬置支架模态提升与轻量化设计

发动机悬置支架是动力总成系统中的重要零部件,对于汽车的NVH性能有着重要影响.文章基于某款皮卡车的动力总成悬置车身端支架一阶模态频率不达标的问题,提出优化方案,通过拓扑优化对结构进行减重分析,优化后车身端悬置支架结构不仅模态频率达到了设计要求,还实现了该悬置支架的轻量化设计.计算结果表明了本分析优化方法的有效性,该研究...     

Engine mount optimisation for vibration isolation in motorcycles

This paper presents a comprehensive model to capture the in-plane dynamics of a motorcycle system to evaluate the quality of its vibration isolation, and the design of an engine mount system. The model consists of two main structural components, the frame and the swing-arm, as well as the power-train assembly, engine mounts connecting the power-train to the frame, and the front-end assembly. The model accounts for frame and swing-arm flexibility using reduced order finite-element models. The power-train assembly is modelled as a rigid body connected to the frame through the engine mounts and to the swing-arm through a shaft assembly. The engine mounts are modelled as tri-axial spring-damper systems, and the front-end assembly is modelled as a lumped mass. The complete vehicle model is used to solve the engine mount optimisation problem, so as to minimise the total force transmitted to the frame while meeting packaging and other constraints. The mount system parameters – stiffness, position and orientation vectors – are used as design variables for the optimisation problem. The imposed loads include forces and moments due to engine imbalance as well as loads transmitted due to high amplitude, low frequency bump loads, through the tyre patch. Since packaging constraints play a significant role in a motorcycle layout, it is, therefore, important to determine the displacement envelope of the power-train under extreme loading conditions to ensure clearance with other components around the power-train. A motorcycle mount system should ideally be able to isolate the frame under steady-state loading conditions and at the same time limit the maximum excursion of the power-train under transient loading conditions.     

轿车动力总成NVH性能分析及悬置优化

主要对动力总成的NVH性能进行研究,特别是动力总成的振动。首先建立NVH的数学模型,进行性能的理论分析和仿真。在此基础上,利用能量解耦法的原理对其悬置系统进行优化,以改进动力总成的NVH性能。仿真结果表明,优化后的系统结构参数极大地降低了整车振动,提高了乘坐舒适性。     

基于多维平行六面体模型的动力总成悬置系统固有特性分析

工程实际中,汽车动力总成悬置系统不可避免地存在着一定的参数不确定性,且不确定参数间往往同时存在一定的相关性与独立性。本文中引入多维平行六面体模型处理系统参数相关性和独立性并存的情形,结合蒙特卡洛法提出了一种悬置系统固有特性的不确定性分析方法,并给出了方法的分析步骤。对某悬置系统的数值分析结果表明:该方法能有效处理系统不确定参数的相关性和独立性,与未考虑参数相关性的区间方法相比,该方法能获得更为合理的固有频率和解耦率区间范围;对于给定的研究模型,其左右悬置点的刚度相关性对系统固有特性的影响比较明显,在设计和研究过程中应给予重点关注。     

汽车动力总成液阻型橡胶隔振器的研究发展

本文对被动式液阻型橡胶悬置及动力总成－液阻悬置系统的设计分析方法和研究成果进行了较系统的述评和总结。首先介绍了汽车动力总成液阻悬置的应用概况，总结，阐述了汽车动力总成悬置系统所要求的理想隔振特性，然后综述了节流孔型，惯性通道型，惯性通道－固定解耦膜型，惯性通道－活动解耦膜型等典型被动式液阻悬置元件的结构原理，集中参数模型，动态特性及其参数设计分析结果，同时综述了动力总成－液阻悬置系统隔振生能研究概况及设计分析方法，其中着重介绍了德国Freudenberg公司，美国Ohio州立大学，日本Nissan公司等主要研究者的研究工作及结果。     

基于能量解耦的汽车动力总成悬置系统参数设计

针对某车型怠速振动性能差的特点,建立了其动力总成系统的ADAMS模型,分析发现各自由度间的振动耦合较为严重.总结介绍了振动解耦理论,基于这些理论设计原则重新计算得出优化参数.使用优化结果重新进行模型的振动分析计算,验证了新参数的有效性,为设计改进提供了方案.     

基于有限元技术的动力总成悬置支架拓扑优化的研究

建立悬置系统的动力学模型,进行动力学仿真并获得载荷数据.进而应用有限元方法对动力总成悬置支架进行分析;根据分析结果,使用连续体结构拓扑优化技术对支架模型进行拓扑优化,减轻了悬置支架的质量.     

RQ11动力总成悬置系统设计分析与试验研究

在建立RQ11G动力总成悬置系统的6自由度刚体振动微分方程基础上,分析比较了RQ11G动力总成系统悬置改进前后的固有频率、能量解耦度。通过在试车场进行的整车道路试验,比较分析了RQ11G动力总成系统悬置改进前后的隔振性能、存在的问题,验证了理论分析的结果。结果表明,通过合理设计车辆动力总成悬置系统固有频率和提高能量解耦度可有效降低车辆的振动与噪声,提高乘坐舒适性。探索了建立动力总成悬置系统一整套完整的设计、开发、试验保证体系。     

基于免疫进化算法的发动机悬置系统稳健优化

在分析各种优化方法优缺点的基础上,建立发动机悬置系统六自由度动力模型。以六自由度方向的解耦率为最大优化目标,以各悬置点三向刚度为设计变量,选用免疫进化算法对发动机的悬置刚度参数进行优化,最后用Monte Carlo法对悬置系统进行稳健性分析。结果表明,优化解不仅能保证六自由度方向的高解耦率,还能保证悬置系统的稳健性,提高了产品的质量。     

Optimal design of an engine mount using an enhanced genetic algorithm with simplex method

This study provides an analysis of the applications of optimization routines for designing fluid mounts. After summarizing the concept of fluid mounts and their dynamic characteristics, we review the importance of the notch and resonance peak that occur in dynamic stiffness of fluid mounts. Fluid mounts are tuned for specific application so that their notch frequency coincides with the disturbance frequency, by selecting the proper parameters for the mount. Additionally, the mount parameters are selected such that the notch remains as deep (close to zero) as possible and the resonance peak is kept as short as possible. The notch depth and resonance peak present opposing requirements for the selection of mount parameters in the sense that lowering one will result in increasing the other. Using a bond graph model, this study will evaluate the effect of various parameters on the mount notch depth and resonance peak height characteristics. The results show that different parameters can have a varying effect on the notch frequency and depth, as well as the resonance frequency and peak height. The results of the study are extended by examining the effectiveness of two different optimization methods—namely, the Enhanced Genetic Algorithm (EGA) and Sequential Quadratic Programming (SQP)—for selecting the combination of parameters that can yield the deepest notch and shortest resonance peak. Using two different design cases, the study shows that SQP exhibits much more sensitivity to the initial conditions that are selected for the mount parameters than EGA. Both methods, however, are able to converge to an optimal solution within the constraints that are selected for the parameters. For both cases, EGA is able to converge to the set of parameters that provide a deep notch and a short resonance peak.     

发动机悬置刚度优化设计

利用多体动力学软件ADAMS(Automatic Dynamic Analysis of Mechanical System)建立了某动力总成悬置系统6自由度刚体动力学模型。通过线性模态提取的方法,结合某发动机实际,以力传递率最小为目标函数,悬置刚度值作为设计变量,在强迫激励下,利用二次序列规划法SQP(Sequential Quadratic Programming)进行优化,针对对隔振影响较大的参数进行调整,最终提出悬置刚度设计方案,达到了使传递力有效值降低30%左右的良好效果。     

动力总成悬置系统性能评价

主要介绍汽车动力总成悬置系统性能的评价方法,包含设计阶段的解耦目标分析、动力总成刚体模态分析,重点分析整车阶段基于试验的悬置系统隔振率与整车振动的关系,得出针对悬置系统隔振性能的较为有效、合理的评价方法。     

动力总成半主动悬置动态特性仿真与试验研究

分析了某轿车动力总成半主动悬置的结构及工作原理,应用键合图理论建立了该悬置系统键合图模型和数学模型,并进行了系统动态特性仿真计算。仿真结果与台架试验结果对比表明,悬置在低频段仿真与试验结果具有良好的一致性,验证了采用键合图方法研究悬置低频动态特性的适用性和可信性。该研究可为半主动悬置结构设计及动态特性仿真分析提供参考。     

悬置支架的优化设计与疲劳寿命分析

针对某型轿车变速器悬置支架在道路试验中失效的现象,提出了有效的解决方案。建立了悬置系统动力学模型,进行动力学仿真分析并获得载荷数据。进而应用有限元方法对变速器支架进行分析;根据分析结果,使用连续体结构拓扑优化技术对支架模型进行优化设计;结合台架试验和疲劳寿命预测对变速器悬置支架疲劳寿命进行分析以验证改进方案的有效性和可靠性。     

发动机总成悬置系统的仿真优化设计

对于某轿车在怠速时发动机总成振动较大的情况,建立发动机悬置系统参数化模型,利用能量法基本原理,通过机械系统动力学仿真软件ADAMS对该发动机悬置系统进行仿真分析,得到系统的固有特性,并对悬置优化设计,减小悬置支反力的幅值,从而提高发动机的隔振效率,降低整车的振动,解决怠速时的隔振问题。     

基于ADAMS的发动机悬置系统多目标优化

介绍了ADAMS在动力总成悬置系统优化中的应用、相关参数的设置和悬置软垫简化模型,进行了灵敏度分析与多目标优化,并在时域和频域内进行了隔振性能和动态振动响应的仿真。最后对一悬置实例进行优化,结果表明:垂直方向和绕曲轴旋转方向解耦能量分布有较大改善,动力总成质心振动位移和悬置点动反力显著降低。     

基于Matlab的悬置解耦优化程序开发

汽车动力总成是通过悬置系统安装在车身上,为实现更大限度地发挥悬置系统的作用,文章建立了动力总成悬置系统的相关坐标系,对使用的欧拉角度、坐标变换和惯量张量的变换进行了研究。在推导出悬置系统在扭矩轴坐标系下固有频率及固有振型的基础上,采用能量解耦法及序列二次规划(SQP)优化算法,实现悬置系统刚体模态解耦优化。并运用Matlab/guide模块开发了动力总成悬置系统的解耦优化专用程序界面,用户可方便地完成悬置系统的建模及性能优化,快速获得悬置系统模态及解耦能量,实现动力总成悬置系统的合理布置和匹配。     

任意概率不确定情形下的电动汽车悬置系统固有特性分析

针对电动汽车动力总成悬置系统 （Powertrain Mounting System，PMS） 参数可能被处理为不同类型概率变量的情形，提出了一种基于任意多项式混沌 （Arbitrary Polynomial Chaos，APC） 展开和最大熵原理 （Maximum Entropy Principle，MEP） 的电动汽车 PMS固有特性不确定性分析方法。采用概率模型描述任意概率不确定情形下的 PMS参数，通过APC展开获得任意概率不确定情形下PMS固有特性不确定性响应的前几阶统计矩，通过MEP拟合不确定性响应的概率密度函数 （Probability Density Function，PDF） 和累积分布函数 （Cumulative Distribution Function，CDF） 等信息，通过算例分析了5种概率不确定情形下的电动汽车PMS固有特性响应。分析结果表明，以蒙特卡洛法作为参考，所提出的方法可有效地分析不同概率不确定情形下的PMS固有特性响应，分析具有较高的计算精度和计算效率，能进一步获得响应满足设计要求的可靠度。