動力總成懸置系統(tǒng)載荷工況分析及軟件開發(fā)
懸置載荷分析是評價動力總成懸置的重要分析項目。一般采用通用28工況能全面地模擬動力總成懸置系統(tǒng)在典型和極端條件下的受力及位移。但該工況標準的工況數(shù)較多碘展,導致相關的輸入、輸出數(shù)據(jù)較多挑庶。如果數(shù)據(jù)處理通過人工完成言秸,處理時間長、容易出錯;而且動力總成懸置系統(tǒng)的建模迎捺,需要一定的動力學知識及建木倩基礎,沒有該方面基礎的工程師難以進行相關分析凳枝。本文探討了通過自編軟件自動進行載荷工況數(shù)據(jù)處理抄沮,只需一鍵便可完成參數(shù)化建模、計算及報表生成的方法岖瑰,提高了計算效率叛买。
動力總成懸置系統(tǒng)建模方法
在進行28工況計算時,一般把動力總成懸置系統(tǒng)視為6自由度系統(tǒng)蹋订,即把動力總成和安裝橡膠懸置的車架視為完全的剛體率挣,橡膠懸置簡化為n個(n≥3)只有彈性軸方向(ui、vi露戒、wi)剛度的彈性元件(見圖1)椒功,并在動力總成質心進行工況力/力矩的加載。
動力總成懸置自動化工況分析流程
1.動力總成懸置自動化工況分析流程
圖2所示的流程圖簡要地說明了動力總成懸置的自動化工況分析流程趋肖,流程中各步驟的詳細描述將在后面的內容展開硫舞。
2.MATLAB用戶界面創(chuàng)建及參數(shù)輸入
使用MATLAB軟件可以創(chuàng)建包含窗口相脱、圖標、菜單和文本等圖形對象的用戶界面(簡稱GUI)铅惋。本研究使用該功能編寫了動力總成懸置工況分析系統(tǒng)用戶界面绅拢,使相關工況參數(shù)輸入變得更加一目了然。由于橡膠懸置剛度的數(shù)據(jù)點較多泪滥,故剛度數(shù)據(jù)安排在另外特定格式的文本文件中進行輸入濒聪,并編寫相關程序對該文本文件進行自動讀取。
3.動力總成建模及工況計算
ADAMS即機械系統(tǒng)動力學自動分析存站,是全球運用最為廣泛的機械系統(tǒng)仿真軟件萌小,用戶可以利用ADAMS在計算機上建立和測試虛擬樣機,實現(xiàn)事實再現(xiàn)仿真滚曾,了解復雜機械系統(tǒng)設計的運動性能狱心。本軟件調用ADAMS的求解器進行動力總成懸置系統(tǒng)的建模和相關工況運算,最后通過ADAMS的測量變量(request)實現(xiàn)所需數(shù)據(jù)的輸出制依,這些數(shù)據(jù)包括動力總成的在各工況下的位移及橡膠懸置的受力音诫。
完成上文提及的參數(shù)輸入后,相關程序便開始運行雪位,輸入的參數(shù)分為兩類:一類是動力總成建模相關參數(shù)竭钝,主要用于建立動力總成懸置系統(tǒng)的ADAMS模型,本軟件把這些參數(shù)插入相關ADAMS建模腳本命令中雹洗,并調用ADAMS的求解器自動生成模型;另外一類為工況計算相關數(shù)據(jù)香罐,本軟件把這些數(shù)據(jù)帶入發(fā)動機28工況計算公式中,計算出28工況各個工況的力/力矩时肿,同樣通過腳本計算的方式加載進建好的動力總成懸置系統(tǒng)模型中庇茫。經(jīng)ADAMS的求解器解算后,自動生成*.bin格式的動力懸置總成ADAMS模型和request指定的測量參數(shù)輸出文本文件(*.tab格式文件)螃成。
圖3中旦签,圓球表示動力總成的質心,三向力代表用樣條曲線建立橡膠懸置剛度特性寸宏,加載在動力總成的質心的六向力代表工況力/力矩宁炫。
4.工況運算結果的自動整理
在動力總成載荷工況分析中,需要輸出動力總成質心的工況力/位移和所有懸置的支反力/變形等數(shù)據(jù)氮凝,所有數(shù)據(jù)有上千個羔巢,如果手工對數(shù)據(jù)進行整理將非常繁瑣且費時。本軟件可以對結果文本文件進行讀取帖与,并對讀取到的數(shù)據(jù)自動地進行整理和篩選萍卑,并生成動力總成質心位移和懸置承載等相關報表。
載荷工況輸出數(shù)據(jù)的相關應用
通過前面得到的動力總成質心位移和懸置承載值數(shù)據(jù)架看,相關工程師可以以此為輸入爬韧,進行動力總成懸置限位能力的校核及懸置支架的強度校核。
1.動力總成懸置限位能力校核
一般的動力總成懸置被設計成非線性剛度锦列,非線性曲線被軟拐點和硬拐點分成三段奏喜,軟拐點前剛度較小,涉及的工況頻率相對高誊预,小的懸置剛度是為了滿足隔振要求;硬拐點后剛度較大效益,涉及的工況頻率相對較低,但動力總成受到大轉矩寡瘩,會產(chǎn)生大的位移缔道,大的懸置剛度是為了滿足抑制動力總成晃動的要求,預期的懸置非線性剛度曲線及其工作點如圖4所示管书。動力總成懸置的限位能力校核主要是考察懸置硬拐點能否提供足夠的剛度以否滿足動力總成限位要求享甸,動力總成運動限值表如文中表所示。表中梳侨,倒數(shù)1~2行為動力總成運動限值蛉威,倒數(shù)3~6行是軟件統(tǒng)計出的典型和極限工況的最大位移,對應動力懸置剛度設計時滿足限位要求走哺。
2.動力懸置支架的強度校核
由于經(jīng)常要承受動力總成較大的慣性力及轉矩蚯嫌,所以動力懸置支架必須滿足一定的強度要求。強度有限元工程師可以建立有限元模型丙躏,通過懸置承載值作為工況輸入择示,對懸置支架施加工況力,進行強度的有限元強度計算晒旅。
結語
本文闡述了通過自編計算軟件對動力總成懸置系統(tǒng)載荷進行工況分析的方法及思路栅盲,介紹了工況輸出數(shù)據(jù)的使用。動力總成懸置系統(tǒng)的分析還包括解耦率敢朱、隔振率及載荷傳遞率等分析剪菱,只有綜合地分析系統(tǒng)的各種性能,才能對系統(tǒng)做出正確的評價拴签,同時為系統(tǒng)隔振及支架減重渗某、降成本等優(yōu)化打下基礎。
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