纯电动汽车动力总成悬置系统的振动分析和优化设计-机械工程专业论文.docx

中文摘要 中文摘要 重庆大学硕士学位论文 重庆大学硕士学位论文 I I PAGE PAGE VI 摘 要 随着传统内燃机汽车尾气排放所造成的环境污染问题日趋严重，更加清洁、环 保的新能源汽车的发展已经成为未来汽车工业的主要发展趋势。新能源汽车中的 纯电动汽车具有零排放、低噪声和机械结构简单等特点，其发展前景很广阔。由 驱动电机、固定速比减速器及差速器一体化设计组成的动力总成振动激励和不平 路面随机激励是纯电动汽车的两个主要激振源，改善动力总成的隔振特性作为整 车 NVH 性能设计的重要一环，对车辆的乘坐舒适性有着重要影响。设计良好的悬 置系统能够有效地降低动力总成传递到车身、座椅上的振动，因此有必要对电动 车的动力总成悬置系统进行振动分析与优化设计。本文利用某企业的一款纯电动 汽车的电驱动动力总成作为研究对象，以机械系统振动理论与隔振技术为理论基 础，借鉴传统内燃机汽车动力总成悬置系统的设计方法，结合纯电动车动力总成 的特点，对其悬置系统进行优化设计，获得了更好的设计方案，具有一定的工程 实际意义。本文的主要工作内容有以下几点： ①采用拉格朗日方程建立了纯电动汽车动力总成悬置系统的动力学模型，分别 采用 Adams/Vibration 振动分析模块和 MATLAB 软件对原始悬置系统方案进行模 态分析，获取系统的固有频率、模态振型和能量解耦率等主要模态信息。 ②运用白噪声频谱分析法着重定性分析和研究系统在电机输出简谐扭矩作用 下的稳态响应，获取悬置系统在三个橡胶悬置点处的支承动反力和动力总成质心 加速度的稳态响应频谱图。 ③以能量解耦率最大化为目标、合理配置系统固有频率为约束条件和悬置刚度 参数、硬点坐标等 18 个设计变量，分别建立悬置系统的确定性优化模型和可靠性 优化模型，采用 Isight 与 MATLAB 联合仿真分析的方法，对优化模型进行联合求 解，从而得到满足工程 3σ 设计原则的更加稳健、可靠的悬置系统优化设计方案。 ④根据制定的电动汽车动力总成 18 工况载荷规范，对系统进行瞬态响应分析， 获取各个悬置点的受力、变形数据，利用位移控制法对橡胶悬置进行非线性刚度 设计，并拟合出相应的非线性刚度特性曲线。 本文优化后的悬置系统的固有频率分配更合理、各振动自由度的能量解耦率进 一步提高、橡胶悬置支承动反力和质心加速度的稳态响应幅值进一步降低，改善 了悬置系统的隔振效果，提高了整车的 NVH 性能。 关键词：纯电动汽车，悬置系统，能量解耦，Isight 优化设计，非线性刚度设计 英文摘要 英文摘要 重庆大学硕士学位论文 重庆大学硕士学位论文 III III PAGE PAGE IV ABSTRACT As the environmental problem caused by the traditional internal combustion engine vehicle emissions is increasingly serious, the development of cleaner, more environmentally friendly new energy vehicles has become the main development trends of automobile industry in the future. The pure electric vehicle (PEV) as one of new energy vehicles has zero-emission, lower-noise, and simpler mechanical structure and other characteristics, so its prospects are bright. The vibration excitation induced by the powerplant resulting from the integration design of the drive motor, fixed ratio gear reducer and differential and the random excitation brought by the uneven rough road become the two major vibration source of pure electric cars, improving the vibration isolation characteristics of the powerplant is one of the most important processes of the vehicles NVH performan