悬挂设备隔振频率与刚度优化分析

基于隔振原理,首先给出了系统频率避免共振需要满足的条件;其次,以E3C动车组牵引变压器冷却单元风机组为研究对象,建立了详细的有限元模型,通过对其进行模态分析得到变压器组装的刚体振动频率和冷却单元吊梁的弹性振动频率;然后,按照变压器组装的垂向浮沉振动、风机组的自身工作振动、冷却单元吊梁的垂向弹性振动对组合模型振动的影响依次降低的原则,研究了风机组避免与三种激励发生共振所需的悬挂频率与刚度;最后,通过避开三种激励的主共振区得到最优的风机组悬挂频率和风机组安装座减振橡胶刚度。     

基于传递路径的整车底板振动优化方法

针对搭载软连接副车架车型在加速时产生的底板振动开展研究。首先，通过整车试验定位引起该问题的激励源；其次，基于扩展工况传递路径分析方法对动力总成与底板间的各条路径对振动的贡献量进行分析，并结合模态试验结果，识别出引起振动的主要路径和关键部件；然后，建立包含动力总成和副车架的12自由度模型，仿真得到单位激励条件下关键路径衬套的支反力；最后，以降低支反力为目标对副车架与车身连接衬套的刚度进行优化设计，并进行了整车试验验证。结果表明：动力总成激励与副车架刚体模态耦合引起了副车架共振及底板振动，副车架与车身连接的两个后衬套是振动传递的关键路径，优化后实车底板振动峰值下降超过30%。     

微型客车车身结构模态分析研究

采用模态分析方法,针对由于振动带来的车身结构变形进行了分析,获得了车身在原始设计状态下的振动频率和结构变形,预测出了车身在不同频率下的振动模态,通过增加局部结构件的方式在加强车身的刚度的同时提高了车身的低阶振动频率,进而降低车身的结构变形。通过模态分析和实验结合的方式获得了满足车身刚度设计要求的车身结构。路试证明,模态分析是一种有效的预测方法,增加的局部结构件能够有效地提高车身的刚度。     

某牵引车车架多目标拓扑优化设计

为了得到同时满足静态多工况刚度和动态振动固有频率要求的某牵引车车架结构,将拓扑优化的方法引入到车架的结构设计中。采用折衷规划法定义多刚度拓扑优化的目标函数的数学模型,而振动固有频率拓扑优化的目标函数的数学模型则采用平均频率法定义,综合刚度与振动固有频率的多目标函数的数学模型也采用折衷规划法定义。通过优化得到同时满足刚度和振动频率要求的车架拓扑结构。通过在Hyper Works软件中对车架进行静态和模态仿真,仿真结果表明,车架性能满足工作要求,这也验证了对牵引车车架进行多目标拓扑优化设计是合理可行的。     

基于模态分析方法的风机底座结构优化

针对某风机运行时机脚振动偏大的问题,通过试验研究发现风机底座的固有频率值接近风机机脚振动峰值频率,因此认为两种频率共振是引起机脚振动偏大的主要原因之一。通过加强底座刚度设计了四种底座优化结构。利用有限元软件进行模态计算,选取最优的底座结构,比较优化前后的机脚振动,发现优化后底座的机脚振动值降低了2.1dB(线性计权)。     

一种新型商用车座椅动态特性评价与结构优化

为提高商用车座椅乘坐舒适性,运用Catia和Hyperworks软件建立座椅的有限元分析模型,对座椅前六阶的模态频率和振型进行了研究,结果表明现有座椅结构模态过低,与发动机怠速及车身其他内饰件形成共振.对局部振型敏感的部位进行了分析,优化了坐垫蛇簧和靠背蛇簧结构并减小部分零件的厚度,使一阶模态频率达到了38.10Hz,较优化之前提升了13.2％,并通过30万次骨架耐久实验表明优化后的座椅具有足够的强度,试验结果证实了优化的有效性及合理性,解决了该商用车座椅共振的问题.     

基于拓扑与形状优化的柴油机机体低振动设计

为实现机体的低振动优化设计,在试验验证有限元模型正确性的基础上,采用拓扑优化和形状优化方法,保证不同层次优化模型的承接性,以机体模态频率和整机振动烈度值作为优化设计目标,采用数值模拟方法对机体进行振动响应分析,为机体的优化设计识别出机体振动状况分布。以四缸柴油机机体的虚拟样机为设计对象,通过拓扑优化与形状优化得到设计变量最优解,并综合考虑相关因素确定全部布局和细节设计的最终优化方案。优化结构分析结果表明,优化后各阶模态频率均得到了提高,同时整机振动烈度值降低了34.8%,优化后的机体在满足结构刚度和强度条件下实现了机体振动烈度处于安全区域。研究表明所提出的拓扑优化和形状优化在设计效率和精度都有所提高,在机体的低振动设计中可行且有效。     

燃料电池轿车驱动电机悬置的优化设计

通过试验对驱动电机单元进行了振动特性分析,评价了电机3个悬置的隔振性能;并在机械系统动力学分析软件(ADAMS)中建立驱动电机与副车架耦合动力学模型,分别计算了刚性副车架和柔性副车架悬置系统的模态,对比分析得出副车架柔性化后降低了悬置系统的模态频率.以电机振动的主要激励频率为输入,以传递到车身力最小为目标函数,对悬置的刚度阻尼参数进行了优化分析,优化后的悬置的隔振性能得到了改善,达到隔振的目的.     

降低制动摩擦振动的制动器结构拓扑优化设计

本文建立起某车型盘式制动系统三维有限元模型,分析了该制动系统的摩擦振动噪声特性,并基于ABAQUS/Optimization模块对该制动系统进行结构拓扑优化设计,在满足轻量化的目标要求下改善摩擦振动噪声问题.结果表明:制动系统在摩擦力作用下可能出现四种振动模态,且产生频率为3632.4 Hz的振动噪声的倾向和强度最大.产生该频率摩擦振动噪声的原因是由于制动钳的第4阶模态频率与制动盘的第11阶模态频率非常接近,在摩擦力作用下容易产生共振.通过对制动钳进行结构拓扑优化设计,移除制动钳两侧区域的材料,使其在满足重量最小的目标前提下将第4阶模态频率降低到2804 Hz,从而避免与制动盘发生共振,且制动钳的重量减轻了17.1％.进一步采用复特征值分析对结构优化后的制动系统进行摩擦振动噪声特性预测,结果表明制动系统仅有两组相邻模态出现模态耦合现象,且原始制动系统出现的3632.4 Hz的振动噪声频率已经消失,制动系统摩擦振动噪声问题得到显著改善.     

基于形貌优化的滚筒洗衣机箱体的结构设计

在HyperMesh中建立了滚筒洗衣机箱体有限元模型,利用OptiStruct求解器进行模态分析,并对洗衣机箱体在一阶模态频率高于工作频率的要求下进行了形貌优化。根据优化结果确定洗衣机箱体的加强肋合理布局,提高箱体刚度,避免了洗衣机脱水工作时箱体与电机激励发生共振,降低振动和噪声。     

齿面摩擦和啮合刚度对双渐开线齿轮传动动态特性的影响研究

针对双渐开线齿轮传动动态特性问题,通过建立双渐开线齿轮的有限元模型,综合考虑齿面摩擦与齿轮啮合刚度二因素,对双渐开线齿轮传动系统进行了有限元模态分析,运用响应曲面法研究了齿面摩擦与齿轮啮合刚度对双渐开线齿轮振动变形和模态频率的影响;选取不同模态阶数对双渐开线齿轮传动系统进行了动态特性研究,分析了不同模态阶数下双渐开线齿轮的振动变形与模态频率变化状况。研究结果表明,随着齿面摩擦因数与齿轮啮合刚度的增加,不同模态阶数下双渐开线齿轮传动系统各阶振动变形与模态频率均显著增加,齿面摩擦与齿轮啮合刚度对双渐开线齿轮传动动态特性有一定影响,在对齿轮传动系统进行动态特性研究时,必须对齿面摩擦与齿轮啮合刚度进行充分考虑。     

航空液压管道支撑参数优化及试验分析

针对航空液压管道系统减振降噪设计需求,以某固定翼机型的液压管道为研究对象,以支撑参数(刚度、阻尼)为设计变量,以提高系统一阶频率、同时降低管道结构振动应力为目标,进行了动力学优化。优化结果表明,在一定范围内,提升支撑刚度可以提高管道系统一阶频率,避开危险共振区,但同时会增大管道结构应力;通过支撑刚度和阻尼的联合优化,可以在提升系统一阶频率的同时有效降低管道结构应力。根据优化方案结果,进行了管道模态试验,结果表明该优化设计有效提高了管道系统一阶固有频率、避开危险共振区域,提高了管道系统抗振能力。     

电驱系统减速器啸叫噪声问题分析及优化

本文以某单电机电驱系统减速器为研究对象,针对整车NVH试验评价中减速器啸叫问题进行专项分析和优化,通过建立精确的减速器总成动力学性能分析虚拟样机模型,对齿轮啮合振动激励机理、传动路径和振动响应等进行详细分析,根据台架试验和整车试验结果标定虚拟样机模型,通过齿轮宏观参数及微观修形优化对齿轮加工误差、传递误差、啮合刚度和动态啮合力进行专项优化和控制;同时通过对零部件及系统的模态及振动响应分析,分析传递路径及系统响应结果,预测振动噪声风险,通过传递路径刚度及激励频率优化,降低系统振动响应和噪声风险;最后通过整车NVH性能试验验证改进效果.通过以上手段,显著降低了减速器的啸叫噪声,最终达成整车NVH性能要求.     

气瓶支架组合体动力模型参数修正与应用

间隙配合是一种常见的机械结构连接方式,它常常引起不确定的连接刚度。针对这一问题,提出一种采用衬套单元的模型修正方法,确立了一组适用于含间隙特征气瓶支架组合体动力学分析的刚度系数。首先,以实际气瓶支架组合体为研究对象,分别采用多点约束单元和衬套单元模拟组合体中的螺栓连接与间隙配合特征;然后,在初始给定的衬套单元刚度系数条件下,修正组合体有限元建模方式,使其基频分析结果逼近试验结果;最后,采用自适应响应面优化方法进行衬套单元刚度系数修正,将修正参数代入分析模型并再次进行模态分析,验证修正方法与参数的合理性。应用修正参数至新型气瓶支架结构研制中,通过模态分析较好地预示了组合体的刚度性能,主要模态分析值与试验值最大偏差小于4.5%,验证了修正方法的通用性,为类似结构的研制提供了很好的技术支撑。     

轮式装载机空气悬挂式座椅等效模型的建立

研究了轮式装载机所用的空气悬挂式座椅,通过分析可以将其等效成弹簧与阻尼并联的模块,并且推导得出具体的弹簧刚度表达式和阻尼系数表达式,为建立轮式装载机的整车振动模型以及座椅系统的设计与改进奠定了基础,具有一定的实用价值。     

某低速载重货车仪表板横梁的优化改进

对某低速载重货车在匀速50km/h时仪表盘的振动数据进行了采集,通过频谱分析找到了引起仪表盘振动较大的频率。同时也对仪表板横梁进行了试验和仿真的模态分析,通过对比主要的模态振型,验证了有限元模型的正确性,也找到了引起仪表盘振动过大的原因。通过对驾驶室TB的模态分析可得,仪表横梁的振动位移大与刚度低是造成仪表盘振动较大的主要原因。于是提出了两种优化方案,对两种优化方案在相同工况进行了仿真分析,通过对比两种方案的结果,得方案二的效果更好。此优化方案为仪表横梁的后续优化与改进提供了方向。     

一种新型插秧机机架的有限元优化分析

插秧机在工作过程中难免会产生振动,其机架的振动会直接影响秧苗落入田地的正确位置,这将影响插秧效率和秧苗成活率.为此,针对设计的新型插秧机模型,利用有限元ANSYS Wrokbench模块对插秧机的机架进行模态分析.通过模态分析得出插秧机机架的前10阶固有频率和振型,提出了增加杆件壁厚和增加结构刚度的两种方法来优化机架模型,从而避开共振.     

核电站堆芯吊篮振动频率下降研究

通过分析堆外中子噪声,识别堆芯吊篮振动频率并跟踪其变化,发现在核电站运行期间,同一个燃料循环周期内的堆芯吊篮梁型振动频率呈下降趋势,核燃料更换后的下一个燃料循环初期,频率恢复到前一个燃料循环初始值附近。对堆芯吊篮进行静力学分析,以确定其潜在的影响因素。建立压水堆内部构件的装配体模型并采取摩擦接触方法,以综合考虑堆芯吊篮法兰处的力学约束。采用流固耦合法将冷却剂对堆芯吊篮的作用力映射到堆芯吊篮结构上,并采取有限元法对堆芯吊篮进行了预应力模态分析,得到了堆芯吊篮梁型振动频率下降的原因和机理。结果表明：堆芯吊篮梁型振动频率的下降是由燃料组件压紧弹簧刚度的退化引起,随着燃料组件压紧弹簧刚度减少,轴向预紧力不足以补偿冷却剂作用力,堆芯吊篮法兰出现位移,接触刚度降低,导致模态频率的下降。     

轻型客车车内振动传递路径的试验与仿真研究

应用传递路径分析方法,对某国产轻型客车驾驶员座椅的振动进行分析与优化。首先,建立15输入1输出的振动传递路径模型,通过整车道路试验获取工况数据,并通过室内锤击试验获取传递函数;其次,对每条传递路径进行贡献量分析,得到每条传递路径对响应点的贡献量;然后,建立整车刚柔耦合动力学模型对座椅的振动水平进行仿真分析,与试验结果具有很好的一致性,并且通过二次回归组合试验建立响应点振动水平与优化变量之间的数学关系;最后,建立一个考虑驾驶员座椅振动水平和动力总成悬置系统解耦率的综合目标函数,利用遗传算法优化得到每条传递路径刚度最优解,并对动力总成悬置解耦率与驾驶员座椅振动水平改进效果进行验证,结果表明:悬置系统解耦率有很大程度提高并且各个车速下驾驶员座椅振动水平均有较大程度的降低。     

某轻型客车地板振动发麻的试验及控制

针对某轻型客车高速时中部和后部地板振动脚感发麻的问题,首先,对车架和车身地板进行模态摸底测试和实车道路试验测试;其次,采用阶次跟踪法和频谱分析法分析出传动轴1阶扭转振动是地板振动的主要激励源,并利用模态分析法发现地板的第8阶局部模态频率与传动轴的1阶频率相接近,地板的局部共振是其振动发麻的主因;然后,从激励传递路径和优化地板模态分布两方面着手进行改进,利用虚拟样机技术优化传动轴橡胶支承的刚度,以最大幅度地减少传动轴振动向车内的传递,并采用有限元技术优化了地板的模态分布,使之避开了发动机和传动轴的工作频率范围;最后,通过样车试验验证了改进措施的有效性,解决了地板振动发麻的问题。