车身部件振动环境的实验室模拟方法研究

以某轿车后视镜为例,研究车身部件道路振动信号的实验室模拟方法.首先进行室外后视镜振动信号谱测取,并对振动信号进行处理与分析,获取信号的表征参数与特征;然后,根据能量等效和随机振动的等价模拟原则,将室外道路振动信号与室内台架振动试验标准进行比较,确定室内外当量关系.

基于灰色系统理论的燃料电池轿车可靠性分配

为了解决在产品研发阶段可靠性数据缺乏和可靠性影响因素不确定的问题,提出了一种基于灰色系统理论的可靠性分配模型。考虑重要程度、复杂程度、技术发展水平、制造水平、工作时间和环境条件6个影响因素,结合专家经验和已知的可靠性数据,采用灰色聚类分析法和基于灰色关联度求解指标权重的改进方法评估燃料电池汽车各子系统之间的相对失效关系。根据综合灰色评估值对各子系统的可靠性进行分配。将模型分配结果和该车实际故障数据比较,验证了这种可靠性分配模型的有效性。

基于强度与模态灵敏度分析的轿车前副车架轻量化设计

根据轿车前副车架的结构特点,建立了前副车架有限元模型。在转弯、制动、垂向冲击和倒车4种工况下对前副车架进行强度分析,然后分析与前副车架有关的各种扰动激励频率对前副车架振动特性的影响。根据长期研究,提出了前副车架结构模态评价原则,依据此原则,得到前6阶的模态频率和模态振型,最后确定出轻量化方案。

纯电动汽车动力传动系参数匹配及仿真

为实现纯电动汽车传动系传动比与驱动电机的合理匹配,提出了一种基于MOGA-Ⅱ遗传算法的多目标优化方法。根据配备两挡变速器的某纯电动汽车的整车参数和设计要求,对其动力传动系统主要部件驱动电机及动力电池进行了匹配和选型。基于GT-drive软件搭建整车仿真模型进行仿真分析并验证了匹配的合理性。利用多目标优化软件mode FRONTIER进行了传动系传动比优化。优化结果表明,纯电动汽车的一次充电续驶里程及原地起步加速时间分别提高了5.5%和2.9%。

非对称载荷下驱动轴强度与刚度的匹配与优化

为了解决某重载车辆的驱动轴容易发生早期失效的问题,提出了一种在非对称载荷作用下实现结构强度与刚度合理匹配的分段优化设计方法。通过分析非对称承载驱动轴的刚度对载荷分布的影响,建立了以结构强度和疲劳寿命为约束、驱动轴花键的应变相等为目标的驱动轴结构设计优化模型。优化设计结果表明,危险部位右侧花键齿根应力降低了90.3 MPa,驱动轴两侧扭矩分配更合理,且使用寿命提高了72.2%。

试验场整车结构耐久性评价等效方法研究

为制定国内某试验场耐久性规范,以已经生效的国外试验场规范作为目标,依据线性损伤累积理论得出两试验场的损伤,采用等相对损伤关联法建立试验场间损伤等效模型。利用多目标遗传算法求解,合理设置约束条件,求解并挑选出损伤拟合度最好情况下的各路况循环次数。从损伤、幅值域、频域方面验证解的有效度,最终制定该试验场耐久性规范,其总里程为4000 km,测试时间为目标规范的20%。试验结果证明,新规范下的汽车试验,能有效凸显汽车故障成分,缩短整车开发周期。

国内汽车试验场特征分析

针对国内汽车试验场耐久性规范标准各不相同的问题,提出了一种基于载荷谱分析的对照方法,解决了试验场特征模糊不清、难以比较的问题。该方法以累计损伤原理为基础,通过采集某国内某大型试验场和其他两个国内汽车试验场耐久性规范下的载荷信息,以轮心六分力作为参考,对照分析伪损伤和载荷分布,得出各试验场耐久性规定的考核强度关系,结合道路信息,分析特定道路的强化程度。

基于时域损伤编辑法的整车道路模拟试验谱编制

整车道路模拟试验需要真实再现车辆的服役载荷,传统的载荷谱编制方法已无法满足其对试验谱的要求,因此急需采用一种能完好保留服役载荷特征的试验谱编制方法。通过分析比较几种常用的编谱方法,发现时域损伤编辑法可在完好保留服役载荷各项特征(幅值、频率、加载次序和多通道相位)的同时,实现试验时间的缩短,是适用于道路模拟试验的一种有效的编谱方法。以某轿车试验场实测载荷谱为基础,应用该方法生成了试验加速谱。从幅值域和频率域对加速谱的有效性和合理性进行了理论验证,发现加速谱在缩短试验时间的同时,完好保留了原始载荷谱的损伤值和各项特征。最后,应用该试验谱建立了整车耐久性台架试验,试验结果与汽车试验场试验相一致,进一步验证了该方法的正确性。

基于遗传算法的主动油气悬架分层控制

根据主动油气悬架系统执行机构的动态特性,采用分层控制策略设计了有限带宽主动油气悬架系统上、下层控制器.基于遗传算法(GA)对模糊PID上层控制器的参数进行了优化设计,通过在线评价车辆动力学指标,决定是否启动GA在初期最优可行域附近优化当前上层控制器参数,以保证车辆在行驶路况或自身参数变化等情况下仍获得较好的控制效果.将搭建的主动油气悬架系统控制模块施加于整车多体系统动力学模型进行联合仿真计算,结果表明,所设计的主动油气悬架系统可显著改善车辆行驶平顺性,并且具有较强的鲁棒性和自适应能力.

一种新的考虑伪损伤保留的道路载荷模拟试验加速方法

试车场实测载荷谱含有大量的低幅值载荷,为删除小载荷进而加速试验,传统的载荷谱编制方法一般是基于应力应变的损伤编辑,而工程实际中应力应变信号往往很难获得。考虑到这种情况,提出了一种新的基于伪损伤保留的小载荷删除准则。针对某轿车前副车架的疲劳试验,应用该方法对其原始载荷谱进行编辑处理,生成伪损伤保留比例为90%的加速谱,从时域、幅值域和频率域三方面对原始谱和加速谱进行对比分析,结果表明该方法在保留载荷的损伤特性,保证载荷谱的统计特征、雨流矩阵特征和频率特征一致性的基础上实现了加速,加速谱可代替原始谱进行耐久性试验。最后建立台架试验,试验结果表明加速试验在有效节约试验时间的同时实现了与采用原始载荷谱试验的结果一致性,并验证了提出的耐久性试验载荷谱编制方法的合理性。

基于高耐久寿命的减速器壳体轻量化实现方法

纯电动汽车随着电驱动系统的引入,整车非簧载质量大大增加,操纵稳定性恶化,轮边减速器的轻量化问题亟待解决。重点研究减速器壳体的轻量化设计方法,使其在满足高耐久寿命的前提下,最大程度实现轻量化。首先对壳体进行了受力和有限元分析,分析结果表明应力最大值远小于壳体疲劳强度,因此存在轻量化空间。依据壳体疲劳寿命的要求计算出壳体允许承受的最大应力,以该最大应力为约束,对壳体的结构进行了优化。最后应用虚拟疲劳耐久仿真方法对壳体进行了检验,结果表明壳体符合高耐久寿命要求,从而验证了轻量化的合理性。

一种改进的多目标粒子群优化算法及其应用

为提高多目标粒子群优化(MOPSO)算法处理多目标优化问题的性能,降低计算复杂度,改善算法的收敛性,提出了一种改进的多目标粒子群优化算法。通过运用比例分布及跳数改进机制策略的方法,使该算法不仅继承了MOPSO算法的优点,而且具有很强的局部搜索能力和较好的鲁棒性能,使非劣解集均匀分布,尽可能逼近真实的非劣前沿。通过对多连杆悬架空间结构硬点的多目标优化,进一步验证了该算法的实用性及其优越性。

一种新的加速耐久性试验谱编制方法

试车场实测载荷谱中含有大量的低幅值载荷,在进行载荷谱编辑处理时存在许多小载荷删除准则,而这些准则往往仅考虑小载荷是否造成损伤。考虑到低幅值载荷的强化效应,提出了一种新的小载荷删除准则。应用该准则对试车场实测载荷谱进行编辑处理,生成了加速谱。从幅值域(穿级计数、雨流计数),损伤域(损伤保留、雨流循环损伤分布),频率域(冲击响应谱、频域疲劳损伤谱)多方面对原始谱和加速谱进行了对比分析,结果表明该方法在保留损伤,保证损伤载荷分布特征和频域特征的基础上实现了加速,加速谱可代替原始谱进行耐久性试验。通过建立整车台架试验,验证了该耐久性试验载荷谱编制方法的可行性。

基于NSGA-Ⅱ算法的悬架结构硬点多目标优化

建立了悬架结构硬点优化设计流程,以车轮定位参数(车轮外倾角、车轮前束角、主销内倾角和主销后倾角)随轮跳的变化范围为目标对悬架结构硬点进行优化设计。考虑车轮定位参数中车轮前束角和车轮外倾角的关联性,采用直接加权法将二者随轮跳的变化范围进行整合,减少目标函数个数,提高趋向帕累托最优集的收敛性。优化后各目标值均得到不同程度减小,证明了该方法的可行性。

整车四立柱台架试验中目标谱的加速方法研究

汽车试验场道路载荷谱中包含大量的高频低幅值载荷,实测载荷谱的加速处理是建立整车四立柱台架试验的关键一步。以某轿车汽车试验场实测载荷谱为基础,结合累积疲劳损伤理论和低载强化理论,提出了一种新的小载荷删除原则,应用该准则对试车场实测载荷谱进行编辑处理,生成试验加速谱。从幅值域、伪损伤和频率域多方面对加速谱的有效性进行理论验证。结果表明该方法在保留损伤,保证损伤载荷特征和频域特征的基础上实现了加速。最后,通过建立整车台架试验,试验中出现了与汽车试验场一致的失效模式,验证了该载荷谱加速方法的合理性。该方法可为其他车型的整车四立柱台架试验载荷谱的加速编制提供一定的参考。

车辆主动油气悬架系统分层控制策略的研究

基于虚拟样机技术构建了工程车主动油气悬架控制系统的数字开发平台。针对工程车行驶路况的不确定性、部分参数的时变性和油气悬架系统的强非线性,提出了有限带宽主动油气悬架系统分层控制策略,并设计了基于遗传算法的模糊PID上层力控制器和基于模型的下层电压控制器。将该控制算法集成到悬架控制系统数字开发平台中进行联合仿真。结果表明,所研制的有限带宽主动悬架分层控制器可显著改善车辆的行驶平顺性。

轮边电驱动减速系统齿轮腹板的轻量化设计

针对轮边驱动减速系统的齿轮腹板进行了轻量化设计。使用有限元仿真软件对齿轮模型进行拓扑优化,根据拓扑优化结果采用控制变量法进行轻量化设计。对不同设计方案的齿轮腹板进行有限元分析,比较不同结构的应力分布情况,得出最优的齿轮腹板轻量化设计方案。

电动车轮边减速器轴系载荷谱设计原理的研究

本文中根据电动汽车轮边驱动减速器轴系零件的材料特性,进行了轴系零件的疲劳特性和低载强化特性的研究。首先建立了零件的应力-寿命曲线和低载强化三维曲面,为轴系零件的寿命计算提供了数据基础。接着提出了变尺寸零件的工作应力快速计算方法,并根据上海市道路循环转矩谱,将载荷谱外推得到了等效于3 000km行程的转矩载荷谱。最后通过调整轴系零件工作应力谱的疲劳损伤和强化比例,设计出满足寿命要求、尺寸最小的轴系零件。该方法可为汽车零部件的设计与分析提供一种新思路。

基于台架试验的扭转梁后桥刚度研究

扭转梁后桥的线刚度和角刚度是影响汽车平顺性和操纵稳定性的两个重要因素。以某轿车扭转梁后桥AP35为例,在台架试验基础上,采用数学建模法分析扭转梁后桥的角刚度,为类似产品的改进设计提供参考。

试验场载荷特征分析与标准化方法研究

针对车辆载荷的采集必须在样车试制完成后才能进行,产品开发阶段往往缺乏必要载荷数据的问题,开展了试验场耐久规范下的载荷谱标准化研究。首先,对国内某试验场不同车型道路实测载荷谱的特征分析,明确了不同车型载荷雨流循环频次分布的一致性。其次,综合载荷频次分布和损伤区间分布的差异性,对比了传统概率分布模型和极值分布模型在雨流循环建模的有效性,通过载荷频次及损伤分布,验证了超越阈值分布模型在载荷建模方面的合理性。最后,对不同车型载荷的归一化,建立了对象试验场的标准化载荷模型,并通过对比标准化载荷重构谱与试验场实际道路谱的雨流循环、相对损伤以及关键零部件台架试验寿命,验证了该标准化载荷模型的有效性和合理性。该标准化载荷谱及载荷谱标准化方法可为新车型在早期开发阶段提供准确有效的载荷数据,从而保证产品可靠性与耐久性水平。