面向分布式驱动电动车操稳和平顺性的悬架橡胶衬套优化

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1、—————————————————————————————————————面向分布式驱动电动车操稳和平顺性的悬架橡胶衬套优化—————————————————————————————————————OptimizationofSuspensionRubberBushingsfortheHandlingStabilityandRidePerformanceofDistributionDriveElectricVehicles—————————————————————————————————————作者姓名：祁祥领域（方向）：车辆工程指导教师：庄晔类别：工程硕士答辩

2、日期：2015年5月24日摘要面向分布式驱动电动车操稳和平顺性的悬架橡胶衬套优化橡胶功能部件作为底盘和车身及动力传动等系统的连接件，由于其超弹性、粘弹性、弹塑性特性，能起到弥补制造公差、减振降噪以及载荷传递的作用，对整车的操纵稳定性和平顺性有很大的影响。分布式驱动电动车由于将轮胎与电机结合，使得簧下质量增加以及电机带来的高频激励，对悬架系统影响比较明显。因此，对悬架系统中频率、振幅敏感的力学性能元件衬套的建模提出了更高的要求，汽车动力学系统中建立非线性橡胶衬套模型就显得十分必要了。本文针对面向分布式驱动电动车的操纵稳定性和平顺性进行悬架橡胶衬套参数优化问题展开工

3、作，主要研究内容包括以下几个方面：首先，对橡胶材料的超弹性、粘弹性进行了概述，分析了橡胶的振幅、频率相关性等特性，并对橡胶衬套力学特性模型表达的研究历史做了介绍。其次，针对橡胶材料超弹性、粘弹性本构模型进行了研究，根据本构模型需要，分别在橡胶材料单轴拉伸试验台、动态力学分析仪DMA上进行了橡胶材料的静、动态试验。在Abaqus中采用粘弹塑叠加模型来表达橡胶材料力学特性，建立了橡胶衬套的有限元模型，并验证有限元模型计算的准确性。再次，对几种常见的橡胶衬套的数学表达模型进行了对比分析，综合考虑计算速度、表达精度等选择Berg三单元模型对橡胶衬套进行表达。通过在粘弹性

4、材料试验机上获得的橡胶衬套试验参数，结合有限元仿真数据，在Matlab中，用分单元辨识的方法对衬套各个方向特性进行了参数化的表达。随后，通过Adams软件的GFOSUB用户子程序将Berg三单元模型运用到悬架动力学模型中，对比了Adams自带Kelvin衬套模型与Berg三单元模型对悬架静动态仿真的影响，验证了Berg三单元模型对橡胶衬套动刚度表达的准确性。继而建立了整车多体动力学模型，分析对比了不同衬套模型在操纵稳定性和平顺性仿真计算时的区别。最后，在建立整车多体动力学模型的基础上，针对操纵稳定性和平顺性，对橡胶1衬套参数进行优化。在优化之前，先进行灵敏度分析

5、，找到衬套的关键方向、关键特性，以减少工作量。用Isight提供优化算法，Adams进行模型仿真计算，Matlab进行结果处理，三软件联合进行参数优化，得到优化结果，并对比了优化前后的车辆性能。关键词：橡胶衬套，粘弹塑，有限元，整车动力学，操稳和平顺优化IIABSTRACTOptimizationofSuspensionRubberBushingsfortheHandlingStabilityandRidePerformanceofDistributionDriveElectricVehiclesRubberbushingasconnectionbetweenc

6、hassis,bodyandpowertransmissionsystems,becauseofitssuper-elastic,viscoelastic,elastic-plasticcharacteristics,canplaytocompensateformanufacturingtolerances,reducevibrationandnoise,andloadtransfer.Alsoithasagreateffectonthevehicle'shandlingstabilityandrideperformance.Asdistributeddrive

7、electriccarscombinethetireandmotortogether,makestheunsprungmassincreaseandthemotorhasahigh-frequencyexcitation,thus,makeaverysignificantimpacttotheperformanceofsuspensionsystem.Asthemechanicalpropertiesofbushingsissensitivetofrequencyandamplitude,themodelingofbushingshashigherrequire

8、ments.Soitis