動力總成懸置系統(tǒng)橡膠元件的結構分析與優(yōu)化設計.pdf

1、本論文的主要任務是對動力總成懸置系統(tǒng)的橡膠元件結構進行分析與優(yōu)化設計。 若要進行橡膠元件的結構分析與設計，首先必須要確定動力總成懸置系統(tǒng)各懸置元件在不同方向的剛度系數(shù)值。本文針對某轎車動力總成懸置系統(tǒng)，建立了11種不同的懸置布置方案，并且建立其六自由度的動力學模型，推導出振動方程的求解方法。應用機械系統(tǒng)動力學仿真分析軟件ADAMS，作者對動力總成懸置系統(tǒng)在不同工況下的自振頻率、振型、系統(tǒng)的能量分布、各懸置元件的平動位移和角位移進

2、行計算及分析比較，尤其將懸置元件的平動位移和角位移作為重點比較對象，討論了懸置元件的安裝角度和剛度系數(shù)對上述性能參數(shù)的影響，得出了動力總成懸置系統(tǒng)的最佳方案。同時，得到了系統(tǒng)解耦的能量指標，并以該能量指標為設計目標，各懸置元件的平動位移和角位移，以及橡膠懸置元件的剛度性能為約束條件進行優(yōu)化設計。通過設計研究求解各設計變量和不同目標的敏感系數(shù)，針對不同目標的優(yōu)化結果，對各剛度系數(shù)進行計算分析，得出該動力總成懸置系統(tǒng)各懸置元件在不同方向的剛

3、度系數(shù)的最優(yōu)解，其左右前后懸置在X,Y和Z方向的剛度系數(shù)分別是：204.78N/mm，144.46N/mm，279.66N/mm，164.53N/mm，226.06N/mm，166.36N/mm，625.4N/mm，164.17N/mm，210.08N/mm，473.49N/mm，116.27N/mm和217.62N/mm。 由于橡膠懸置元件實際結構比較復雜，截面形狀不規(guī)則，無法用傳統(tǒng)的優(yōu)化方法對其結構優(yōu)化。本文利用遺傳算法和神

4、經(jīng)網(wǎng)絡相結合的策略對前懸置橡膠元件的幾何結構參數(shù)進行優(yōu)化，即用神經(jīng)網(wǎng)絡學習算法建立橡膠懸置元件幾何結構參數(shù)與其三個方向剛度系數(shù)的非線性全局映射關系，獲得遺傳算法求解結構優(yōu)化問題所需的目標函數(shù)，用遺傳算法進行優(yōu)勝劣汰的尋優(yōu)搜索運算，求出最優(yōu)解，得到懸置元件的橫截面形狀。利用MARC對其仿真后的結果是：Kx=179.61N/mm，Ky=565.42N/mm，Kz=126.43N/mm。 最后，本文在優(yōu)化設計中得到的橫截面形狀的基礎上

5、加工出橡膠懸置元件，并對其進行試驗。橡膠懸置元件試驗測量得到的各方向剛度系數(shù)分別為：Kx=191.07N/mm，Ky=541.02N/mm和Kz=117.21N/mm，與動力總成懸置系統(tǒng)設計中得到的剛度系數(shù)Kx=175.07N/mm，Ky=521.21N/mm和Kz=136.81N/mm相比，其誤差分別為：9.13％,3.87％和16.72％。優(yōu)化設計的仿真結果與試驗結果基本相符，說明利用神經(jīng)網(wǎng)絡和遺傳算法進行結構參數(shù)優(yōu)化的方法是可行的