CN112413027B - 吸振装置、吸振装置的优化设计方法及汽车 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种吸振装置，包括：多个吸振单元，所述吸振单元包括质量体和弹性体，所述质量体与所述弹性体连接并由所述弹性体支承，所述吸振单元能通过所述弹性体与目标悬置系统连接以悬置于所述目标悬置系统上，多个所述吸振单元间隔设置于所述目标悬置系统的振动传递路径上。该吸振装置能利用多个上述吸振单元对应抵消悬置系统振动传递路径上的多个频率，使得悬置系统在整个频率段的波动幅值降低，从而减轻悬置系统的振动及因振动产生的噪音，以使悬置系统达到隔振要求。本发明还提供了一种吸振装置的设计方法以及具有该吸振装置的汽车。

Description

吸振装置、吸振装置的优化设计方法及汽车

技术领域

本发明涉及吸振技术领域，尤其涉及一种吸振装置、吸振装置的优化设计方法及具有该吸振装置的汽车。

背景技术

当存在外部激励时，对于装有吸振装置的悬置系统而言，吸振装置相对运动产生的惯性力能反作用到悬置系统上，从而避免悬置系统因产生共振现象而发生强烈的振动与噪声。

现有吸振装置的吸振频率大多为比较单一的频率，只能在一个较窄的频率范围内控制振动与噪声，对于工况较为复杂、共振频率范围较宽的悬置系统而言，吸振效果较差，从而难以较好的解决悬置系统在多频率段产生共振、异响、轰鸣等的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种吸振装置、吸振装置的设计方法及具有该吸振装置的汽车，旨在更好的解决悬置系统在多频率段产生共振、异响、轰鸣等的技术问题。

为了解决上述技术问题，本发明的吸振装置采用的技术方案是：

一种吸振装置，包括：多个吸振单元，所述吸振单元包括质量体和弹性体，所述质量体与所述弹性体连接并由所述弹性体支承，所述吸振单元能通过所述弹性体与目标悬置系统连接以悬置于所述目标悬置系统上，多个所述吸振单元间隔设置于所述目标悬置系统的振动传递路径上。

进一步的，多个所述吸振单元与所述目标悬置系统在所述振动传递路径上产生共振的多个目标吸振位一一对应设置，各所述吸振单元的吸振频率根据所述目标悬置系统在对应所述目标吸振位上的共振频率设置。

进一步的，还包括具有吸振腔的壳体，所述吸振单元通过所述弹性体与所述壳体相连，且所述吸振单元至少局部位于所述吸振腔内，所述壳体中与所述吸振单元相连的壁体与所述目标悬置系统固定连接。

进一步的，所述质量体包括至少一个质量块，所述弹性体包括至少一个弹性元件，单个所述弹性元件及与其相连并远离所述目标悬置系统一侧的单个质量块组成一个吸振子单元。

进一步的，所述吸振单元包括多个朝远离所述目标悬置系统的方向依次串联悬置的所述吸振子单元；

和/或，所述吸振单元包括多个沿所述目标悬置系统的振动传递路径方向依次并联的所述吸振子单元。

进一步的，所述弹性元件为弹簧。

进一步的，所述弹性元件包覆于所述质量块外。

进一步的，所述弹性元件为橡胶，所述质量块与所述橡胶通过硫化连接在一起。

本发明还提供了一种汽车，包括悬置系统，所述悬置系统上设有上述吸振装置。

本发明还提供了一种应用于上述吸振装置的优化设计方法，包括步骤：

通过测试获得悬置系统在其振动传递路径上的振动传递函数曲线，并根据所述振动传递函数曲线，选取所述悬置系统在所述振动传递路径上的多个共振频率；

根据多自由度振动理论，建立所述悬置系统的振动微分方程；

根据多个所述共振频率，对应选择多个所述吸振单元；

求解所述振动微分方程，得出所述悬置系统的频率响应传递函数，并以振动幅值最小为优化目标，建立目标函数，以各所述振动单元的参数设计范围为约束条件，建立约束函数；

根据所述频率响应传递函数、所述目标函数及所述约束函数，求解得出各所述吸振单元的参数最优解。

进一步的，所述振动微分方程为：

式(1)中，质量矩阵M为：

阻尼矩阵C为：

刚度矩阵K为：

激励向量F为：F＝[F₁ F₂ … F_n]^T，X、

分别为位移、速度、加速度向量，M为悬置系统的总质量，C为悬置系统的阻尼，K为悬置系统的刚度。

进一步的，所述根据多个所述共振频率，对应选择多个所述吸振单元具体是：

根据多个所述共振频率，选择对应数量的所述吸振单元，并以所述共振频率为对应所述吸振单元的初始固有频率，确定每个所述吸振单元在无阻尼单自由度系统中的初始参数。

进一步的，所述以所述共振频率为对应所述吸振单元的初始固有频率，确定每个所述吸振单元在无阻尼单自由度系统中的初始参数具体是：

在无阻尼单自由度形式下，以所述共振频率为对应所述吸振单元的初始固有频率，选取所述吸振单元的初始质量，并根据下式(2)求解得出所述吸振单元的初始刚度；

式(2)中，f_i为所述吸振单元的固有频率，m_i为所述吸振单元的质量，k_i为所述吸振单元的刚度。

进一步的，所述选取所述吸振单元的初始质量具体是：

根据所述悬置系统的质量、所述吸振单元对应的共振频率及所述悬置系统上的安装空间，选取所述吸振单元的初始质量。

进一步的，所述吸振单元的所述弹性元件包覆于所述质量块外。

进一步的，求解式(1)得出所述频率响应传递函数为：

X_i＝(-ω²*M+jcω+K)^-1*F(3)

式(3)中，ω为振动圆频率；

所述目标函数为：

式(4)中，qz_i为各所述共振频率下需要优化的权重系数，X_i为各所述共振频率对应的所述频率响应传递函数的幅值，Ft_i为根据各所述共振频率对应的所述振动传递函数曲线的幅值所设定的目标幅值；

所述约束条件具体为各所述吸振单元需要优化的刚度和质量的上、下限设计范围，定义所述约束条件的表达式为：

VLB＝[k_imin,m_imin]，VUB＝[k_imax,m_imax]

所述约束函数为：

[x,fval]＝fmincon(@F(f),x0,A,b,Aeq,Beq,VLB,VUB)(5)

式(5)中，x0为根据多个所述共振频率对应选择的多个所述吸振单元的初始参数，矩阵A、矩阵b为线性不等式约束；矩阵Aeq和矩阵Beq为等式约束。

基于上述技术方案，本发明的吸振装置、吸振装置的设计方法及具有该吸振装置的汽车相对于现有技术至少具有以下有益效果：

本发明的吸振装置通过设置多个间隔的吸振单元，能利用多个上述吸振单元对应抵消悬置系统振动传递路径上的多个共振频率，使得悬置系统在整个频率段的波动幅值降低，从而减轻悬置系统的振动及因振动产生的噪音，以使悬置系统达到隔振要求。该吸振装置结构简单，制作方便，减振效果好。该吸振装置特别适合在汽车中推广应用，能很好的解决汽车在复杂工况尤其是加速过程中由其悬置系统而因引起的车内共振、轰鸣及噪声问题，极大的改善车内驾驶环境，提升整车NVH性能，同时还能很好的避免在整车后期匹配过程中，部分大型的悬置系统的部件(例如车身、副车架等)整改周期长、成本高的问题，以较低的成本和简单的结构达到对悬置系统乃至整车性能进行优化的目的，具有很好的实用性，应用前景广阔。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种吸振装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种吸振装置的结构等效图；

图3为本发明实施例提供的另一种吸振装置的结构等效图；

图4为本发明实施例提供的一种吸振装置的优化设计方法的流程图；

图5为本发明实施例提供的一种吸振装置的吸振效果图；

附图标记说明：

101、102、103、104-吸振单元；11、12、13、14-质量体；21、22、23、24-弹性体；200-壳体；201-吸振腔；300-悬置系统。

具体实施方式

为了使本发明要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设于”另一个元件上时，它可以直接在另一个元件上或者可能同时存在居中元件。当一个元件被称为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接另一个元件或者可能同时存在居中元件。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

还需要说明的是，以下实施例中的上、下、顶、底、侧、左、右等方位用语，仅是互为相对概念或是以产品的正常使用状态为参考的，而不应该认为是具有限制性的。

请一并参照图1至图3，本发明实施例提供了一种吸振装置，包括：多个吸振单元(具体在本实施例中，为了便于说明，以四个吸振单元为例进行描述，下文亦同，即吸振单元101、吸振单元102、吸振单元103、吸振单元104，应当理解的是具体数量不做限制)，其中，吸振单元101包括质量体11和弹性体21，吸振单元102包括质量体12和弹性体22，吸振单元103包括质量体13和弹性体23，吸振单元104包括质量体14和弹性体24，质量体11与弹性体21连接并由弹性体21支承，吸振单元101能通过弹性体21与目标悬置系统300连接以悬置于目标悬置系统300上，质量体12与弹性体22连接并由弹性体22支承，吸振单元102能通过弹性体22与目标悬置系统300连接以悬置于目标悬置系统300上，质量体13与弹性体23连接并由弹性体23支承，吸振单元103能通过弹性体23与目标悬置系统300连接以悬置于目标悬置系统300上，质量体14与弹性体24连接并由弹性体24支承，吸振单元104能通过弹性体24与目标悬置系统300连接以悬置于目标悬置系统300上，吸振单元101、吸振单元102、吸振单元103、吸振单元104间隔设置于目标悬置系统300的振动传递路径上。

本发明的吸振装置通过设置多个间隔设置的吸振单元，能利用多个上述吸振单元对应抵消目标悬置系统300振动传递路径上的多个共振频率，使得目标悬置系统300在整个频率段的波动幅值降低，从而减轻目标悬置系统300的振动及因振动产生的噪音，以使目标悬置系统300达到隔振要求。该吸振装置结构简单，制作方便，减振效果好。该吸振装置特别适合在汽车中推广应用，能很好的解决汽车在复杂工况尤其是加速过程中由其目标悬置系统300而因引起的车内共振、轰鸣及噪声问题，极大的改善车内驾驶环境，提升整车NVH(Noise、Vibration、Harshness)性能，同时还能很好的避免在整车后期匹配过程中，部分大型的目标悬置系统300的部件(例如车身、副车架等)整改周期长、成本高的问题，以较低的成本和简单的结构达到对目标悬置系统300乃至整车性能进行优化的目的，具有很好的实用性，应用前景广阔。

应当理解的是，上述吸振单元的个数可根据需要进行设置，在此不做限制。

具体在本实施例中，请一并参照图1至图3，上述吸振单元101、吸振单元102、吸振单元103、吸振单元104与目标悬置系统300在振动传递路径上产生共振的多个目标吸振位一一对应设置，吸振单元101、吸振单元102、吸振单元103、吸振单元104各自的吸振频率根据目标悬置系统300在对应目标吸振位上的共振频率设置。如此，可使吸振装置的各个吸振单元针对目标悬置系统300整个振动传递路径上的各个目标吸振位的不同共振频率具有较好的抵消作用，在保证吸振效率的同时扩大了吸振带宽，并且即使某个吸振单元的吸振频率发生一定的偏移，也不会对目标悬置系统300整个振动传递路径上的整体吸振效果造成太大的影响，从而能使吸振装置具有较好的可靠性和稳定性。在实际应用时，可根据实际情况灵活的组合不同参数的吸振单元。

在部分实施例中，上述各个吸振单元可通过其各自的弹性体与目标悬置系统300的目标吸振位直接连接。以吸振单元101为例，其可以通过弹性体21与其目标吸振位直接连接。

作为本发明的一个优选实施例，请参照图1，该吸振装置还包括具有吸振腔201的壳体200，吸振单元101通过弹性体21与壳体200的内底壁相连，且吸振单元101至少局部位于吸振腔201内，类似的，吸振单元102通过弹性体22与壳体200的内底壁相连，且吸振单元102至少局部位于吸振腔201内，吸振单元103通过弹性体23与壳体200的内底壁相连，且吸振单元103至少局部位于吸振腔201内，吸振单元104通过弹性体24与壳体200的内底壁相连，且吸振单元104至少局部位于吸振腔201内；壳体200中与各吸振单元相连的壁体(具体在本实施例中为壳体200的外底壁)与目标悬置系统300固定连接。这样的结构可使多个吸振单元集成于同一个壳体200中，从而能极大的改善在目标悬置系统300上安装的便利性和稳定性，同时还有利于减小无效质量的比例，进一步提高吸振效能。

具体而言，在部分实施例中，上述各吸振单元可以被完全盖设于壳体200内。在其他实施例中，吸振单元也可以有部分结构(例如质量体和弹性体的局部)伸出壳体200外。

具体在本实施例中，上述壳体200可以采用现有的塑料、金属或其他材质制作，其形状、大小可以根据目标悬置系统300上的安装空间、各个吸振单元的大小等实际情况进行选择，在此不做限制。

在部分实施例中，请一并参照图1和图2，以吸振单元101为例，上述质量体11可包括一个质量块(未示出)，弹性体21包括一个弹性元件(未示出)，弹性元件与目标悬置系统300直接相连(或者间接相连，例如弹性元件与壳体200内底壁相连，再通过壳体200的外底壁与目标悬置系统300连接)，弹性元件与质量块连接并对质量块进行支承。一个弹性元件和一个质量块的组合可以看成是一个吸振子单元。即这种情况下，上述吸振单元101仅包括一个吸振子单元，该吸振子单元101悬置于目标悬置系统300的相应目标吸振位上。同理，吸振单元102、吸振单元103、吸振单元104也可以采用与吸振单元101类似的结构，在此不赘述。

在部分实施例中，请参照图3，以吸振单元102为例，上述质量体12还可包括多个质量块，弹性体22包括多个弹性元件，即吸振单元102包括多个吸振子单元。

在一个实施例中，请参阅图3，上述吸振单元102可以包括多个朝远离目标悬置系统300的方向逐一串联悬置的吸振子单元。以三个吸振子单元(定义这三个吸振子单元在朝远离目标悬置系统300的方向上依次为第一吸振子单元、第二吸振子单元和第三吸振子单元)为例，与目标悬置系统300相邻的第一吸振子单元通过其弹性体与壳体200的内底壁相连，该第一吸振子单元的质量块在远离目标悬置系统300的方向上与该第一吸振子单元的弹性体相连，第二吸振子单元的弹性体的一端与第一吸振子单元的质量块相连，第二吸振子单元的弹性体的另一端连接第二吸振子单元的质量块，第三吸振子单元的一端与第二吸振子单元的质量块相连，第三吸振子单元的弹性体的另一端连接第三吸振子单元的质量块，如此即可形成串联悬置的多个吸振子单元。

在一个实施例中，吸振单元也可以包括多个沿目标悬置系统300的振动传递路径方向依次并联的吸振子单元，即多个吸振子单元依次紧贴设置。

当然，在部分实施例中，根据实际需要，吸振单元也可以既包括多个朝远离目标悬置系统300的方向逐一串联悬置的吸振子单元，又包括多个沿目标悬置系统300的振动传递路径方向依次并联的吸振子单元。

利用上述设计思路，可以在需要对吸振装置的设计进行优化时，通过增加或减少吸振子单元的数量来调节吸振单元的参数，使用灵活方便。

具体在本实施例中，上述质量块可采用刚度较大的材料制成，以确保其弹性几乎可以忽略不计，例如采用金属材料制成，例如可以是现有的铁块。

在部分实施例中，上述弹性元件可以为常见的弹簧。弹簧与质量块之间以及弹簧与壳体200(或目标悬置系统300)之间可以通过现有方式连接，在此不做详述。

作为本发明的一个优选实施例，请参照图1，上述弹性元件包覆于质量块外。如此，对于单个吸振单元来说可使弹性元件更加有效的吸收质量块的振动。

上述包覆于质量块外的弹性元件可以为橡胶。采用橡胶作为弹性元件，能极大的减小吸振单元的阻尼，甚至可以忽略不计，从而有利于简化对吸振单元的质量和刚度的设计难度，从而更加高效选择质量块和橡胶。

具体在本实施例中，可根据安装空间、位置等，选择通过调整质量块的大小来调节质量，或者通过调制不同成分的橡胶来改变橡胶的刚度，从而形成多种吸振单元。

上述橡胶优选对质量块形成全面包覆。如此，可以很好的限制两者之间发生相对运动，从而更加有利于提升结构的稳定性和吸振效果。

在部分实施例中，上述质量块与橡胶之间以及上述壳体200与橡胶之间可以通过粘接相连。

作为本发明的一个优选实施例，上述质量块与橡胶之间通过硫化连接在一起，制作方便，结构可靠性较好。如此，能避免引入其他连接件而增加吸振单元的参数设计和优化的难度。

作为本发明的一个优选实施例，上述壳体200与橡胶通过硫化连接在一起，制作方便，结构可靠性较好。如此，能避免引入其他连接件而增加吸振单元的参数设计和优化的难度。

作为本发明的一个优选实施例，上述壳体200与目标悬置系统300之间可拆卸的连接在一起。进一步优选的是，上述壳体200与目标悬置系统300之间采用螺纹连接的方式固定连接，采用螺纹连接可以在实现稳固、可靠连接的同时，保证壳体200与目标悬置系统300之间的可拆卸，从而有利于在实际应用时，方便实现对吸振装置在目标悬置系统300上安装位置的优化调节，以进一步确保吸振效果较佳。

当然，在其他实施例中，上述壳体200与目标悬置系统300之间也可以是不能拆卸的，例如可以采用粘接、焊接等方式固定连接。

此外，本发明实施例还提供了一种汽车，包括悬置系统300，该悬置系统300上设有上述吸振装置。

上述汽车，由于与上述吸振装置实施例基于同一构思，其带来的技术效果与上述本发明的吸振装置实施例相同，具体内容可参见上述本发明的吸振装置实施例中的叙述，此处不再赘述。

此外，请一并参照图2和图4，本发明实施例还提供了一种应用于上述吸振装置的优化设计方法，详述如下：

在步骤S100，通过测试获得悬置系统300在其振动传递路径上的振动传递函数曲线，并根据振动传递函数曲线，选取悬置系统300在振动传递路径上的多个共振频率。

对于汽车而言，可针对存在NVH课题的车型，建立整车振动模型，并具体通过测试获得悬置系统300传递至驾驶舱内的振动传递函数曲线，并根据该振动传递函数曲线，选取整个振动传递路径上需要优化的多个共振频率，例如100Hz、200Hz、400Hz、450Hz、550Hz。

在步骤S200中，根据多自由度振动理论，建立悬置系统300的振动微分方程。

具体在本实施例中，步骤S200中的振动微分方程如下：

式(1)中，质量矩阵M为：

阻尼矩阵C为：

刚度矩阵K为：

激励向量F为：F＝[F₁ F₂ … F_n]^T，X、

分别为位移、速度、加速度向量，M为悬置系统的总质量，C为悬置系统的阻尼，K为悬置系统的刚度。

在步骤S300，根据上述步骤S100中选取的多个共振频率，对应选择多个吸振单元。

作为本发明的一个优选实施例，步骤S300中，根据多个共振频率，选择对应数量的吸振单元(例如，对应上述5个共振频率，可相应的选择5个吸振单元)，并以共振频率为对应吸振单元的初始固有频率，确定每个吸振单元在无阻尼单自由度系统中的初始参数。即：使各吸振单元的初始固有频率对应悬置系统的共振频率。如此，可以以悬置系统的共振频率作为优化设计的基础，有利于快速、高效的获得符合隔振要求的吸振装置。

进一步优选的是，在无阻尼单自由度形式下，以共振频率为对应吸振单元的初始固有频率，选取吸振单元的初始质量，并根据下式(2)求解得出吸振单元的初始刚度，从而确定每个吸振单元在无阻尼单自由度系统中的初始参数(即初始质量和初始刚度)；

式(2)中，f_i为吸振单元的固有频率，m_i为吸振单元的质量，k_i为吸振单元的刚度。

如此，可以充分考虑悬置系统上的安装空间，从而确保吸振单元的可装配性。

上述吸振单元的初始质量优选是根据悬置系统的质量、吸振单元对应的共振频率(具体为各共振频率下所需减振的权重)及悬置系统上的安装空间来选取。通过这种方法选取的初始质量，可确保吸振单元的初始质量参数设计较为合理性，有利于简化后续对吸振单元质量参数的优化过程，并有利于确保最终设计的包含多个吸振单元的吸振装置能同时满足悬置系统的安装空间要求以及结构可靠性要求。

具体而言，当悬置系统产生的某一共振频率处的结构较为薄弱、悬置系统产生的某一共振频率处对应的振动幅值较小、悬置系统产生的某一共振频率处所需优化的振动幅值权重较小或悬置系统产生某一共振频率处的安装空间较小时，可相应的对吸振单元选取较小的初始质量；反之，则可相应的对吸振单元选取较大的初始质量。

在步骤S400，求解振动微分方程，得出悬置系统的频率响应传递函数，并以振动幅值最小为优化目标，建立目标函数，以各振动单元的参数设计范围为约束条件，建立约束函数。以振动幅值最小为优化目标并以各振动单元的参数设计范围为约束条件，不仅可很好的避免多个吸振单元在组合后各吸振单元的固有频率发生偏移、各吸振单元相互之间的耦合影响以及不可避免的系统阻尼效应，所导致的吸振频率无法很好的对应抵消共振频率的问题，高效的获得振动单元的最优参数并匹配最佳位置，从而优化吸振装置结构，以提升吸振效果。

作为本发明的一个优选实施例，步骤S400中，吸振单元的弹性元件包覆于质量块外，弹性元件优选为橡胶。采用橡胶作为弹性元件，可使得吸振单元的阻尼参数忽略不计，从而能在确保优化效果较好的同时简化优化过程。

具体在本实施例中，步骤S400中，通过求解式(1)得出频率响应传递函数为：

X_i＝(-ω²*M+jcω+K)^-1*F(3)

式(3)中，ω为振动圆频率，j为虚数单位，c为阻尼矩阵，i表示第i个吸振单元。

具体而言，可以通过对式(1)双边进行傅立叶变换而求得上述式(2)。结合上述式(2)获得各吸振单元的初始参数，可以得出悬置系统的频率响应传递函数曲线。如图5所示，通过设置多个具有相应初始参数的吸振单元后，即采用多频率吸振器后，悬置系统在其振动传递路径上多个共振频率对应的振动幅值均有所降低。

上述目标函数具体为：

式(4)中，qz_i为各共振频率下需要优化的权重系数，X_i为各共振频率对应的频率响应传递函数的幅值，Ft_i为根据各共振频率对应的振动传递函数曲线的幅值所设定的目标幅值。

具体在本实施例中，上述权重系数可根据对振动传递曲线上各个共振频率对应共振幅值的关注度设定，各共振频率下对应的权重系数之和等于1。其中，关注度越高的权重系数设定越大。如：存在四个共振幅值，设定的是四频率吸振器，根据关注度的不同，可设定qz_i依次为0.1，0.3，0.4，0.2。

具体而言，可以结合悬置系统最初测得的振动传递函数曲线及上述频率响应传递函数曲线，求得F(f)。

上述约束条件具体为各吸振单元需要优化的刚度和质量的上、下限设计范围，定义约束条件的表达式为：

VLB＝[k_imin,m_imin]，VUB＝[k_imax,m_imax]

上述约束函数为：

[x,fval]＝fmincon(@F(f),x0,A,b,Aeq,Beq,VLB,VUB)(5)

式(5)中，x0为根据多个所述共振频率对应选择的多个所述吸振单元的初始参数，矩阵A、b为线性不等式约束(具体为A*x<b)；矩阵Aeq和矩阵Beq为根据需要设定的等式约束(具体为Aeq*x＝Beq)。其中，x0具体为根据项目实际选好初始质量m和通过式(2)确定的刚度k；A、b、Aeq、Beq约束条件，若无特别约束，可设为空矩阵即可；当具有附加条件约束时，根据实际将不等式和等式条件用上述关系写为矩阵系数即可。例如，某吸振装置刚度、质量均无相干等式和不等式条件约束，仅有VLB、VUB这两个上、下限约束矩阵，上、下限约束选取时，可尽可能让其单自由度固有值m和k(式2)偏离原传递函数峰值频率50Hz以内，以缩小优化空间，节约优化运算时间。即：

A＝[]；b＝[]；Aeq＝[]；Beq＝[]；

X0＝[2000,0.2,4000,0.2,6000,0.2,8000,0.2]

下限条件VLB＝[1000,0.1,2000,0.1，3000,0.1,4000,0.1]；

上限条件VUB＝[6000,0.3,12000,0.3,18000,0.3,24000,0.3]。

在步骤500中，根据频率响应传递函数、目标函数及约束函数，求解得出各吸振单元的参数最优解。

具体在本实施例中，步骤S500中，可结合式(3)、(4)、(5)求解得出最优的吸振装置的质量矩阵和刚度矩阵，以此可以相应的得出吸振装置中各吸振单元的质量参数和刚度参数，再结合式(2)即可求得各吸振单元的最优固有频率(或称之为吸振频率)。

上述吸振装置的优化设计方法根据悬置系统在其振动传递路径上的多个共振频率，对应选择多个吸振单元，能利用多个上述吸振单元对应抵消悬置系统振动传递路径上的多个共振频率，使得悬置系统在整个频率段的波动幅值降低，从而减轻悬置系统的振动及因振动产生的噪音，以使悬置系统达到隔振要求；同时，以振动幅值最小为优化目标并以各所述振动单元的参数设计范围为约束条件，不仅可很好的避免多个吸振单元在组合后各吸振单元的固有频率发生偏移、各吸振单元相互之间的耦合影响以及不可避免的系统阻尼效应，所导致的吸振频率无法很好的对应抵消共振频率的问题，高效的获得振动单元的最优参数并匹配最佳位置，从而优化吸振装置结构，以提升吸振效果。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (15)

1.一种吸振装置，其特征在于，包括：多个吸振单元，所述吸振单元包括质量体和弹性体，所述质量体与所述弹性体连接并由所述弹性体支承，所述吸振单元能通过所述弹性体与目标悬置系统连接以悬置于所述目标悬置系统上，多个所述吸振单元间隔设置于所述目标悬置系统的振动传递路径上；

多个所述吸振单元与所述目标悬置系统在所述振动传递路径上产生共振的多个目标吸振位一一对应设置，各所述吸振单元的吸振频率根据所述目标悬置系统在对应所述目标吸振位上的共振频率设置。

2.根据权利要求1所述的吸振装置，其特征在于，还包括具有吸振腔的壳体，所述吸振单元通过所述弹性体与所述壳体相连，且所述吸振单元至少局部位于所述吸振腔内，所述壳体中与所述吸振单元相连的壁体与所述目标悬置系统固定连接。

3.根据权利要求1所述的吸振装置，其特征在于，所述质量体包括至少一个质量块，所述弹性体包括至少一个弹性元件，单个所述弹性元件及与其相连并远离所述目标悬置系统一侧的单个质量块组成一个吸振子单元。

4.根据权利要求3所述的吸振装置，其特征在于，所述吸振单元包括多个朝远离所述目标悬置系统的方向依次串联悬置的所述吸振子单元；

和/或，所述吸振单元包括多个沿所述目标悬置系统的振动传递路径方向依次并联的所述吸振子单元。

5.根据权利要求3所述的吸振装置，其特征在于，所述弹性元件为弹簧。

6.根据权利要求3所述的吸振装置，其特征在于，所述弹性元件包覆于所述质量块外。

7.根据权利要求6所述的吸振装置，其特征在于，所述弹性元件为橡胶，所述质量块与所述橡胶通过硫化连接在一起。

8.一种汽车，其特征在于，包括悬置系统，所述悬置系统上设有如权利要求1至7中任意一项所述的吸振装置。

9.一种应用于权利要求1至7任意一项所述的吸振装置的优化设计方法，其特征在于，包括步骤：

通过测试获得悬置系统在其振动传递路径上的振动传递函数曲线，并根据所述振动传递函数曲线，选取所述悬置系统在所述振动传递路径上的多个共振频率；

根据多自由度振动理论，建立所述悬置系统的振动微分方程；

根据多个所述共振频率，对应选择多个所述吸振单元；

求解所述振动微分方程，得出所述悬置系统的频率响应传递函数，并以振动幅值最小为优化目标，建立目标函数，以各所述振动单元的参数设计范围为约束条件，建立约束函数；

根据所述频率响应传递函数、所述目标函数及所述约束函数，求解得出各所述吸振单元的参数最优解。

10.根据权利要求9所述的优化设计方法，其特征在于，所述振动微分方程为：

式(1)中，质量矩阵M为：

阻尼矩阵C为：

刚度矩阵K为：

激励向量F为：F＝[F₁ F₂…F_n]^T，X、

分别为位移、速度、加速度向量，M为悬置系统的总质量，C为悬置系统的阻尼，K为悬置系统的刚度。

11.根据权利要求9所述的优化设计方法，其特征在于，所述根据多个所述共振频率，对应选择多个所述吸振单元具体是：

根据多个所述共振频率，选择对应数量的所述吸振单元，并以所述共振频率为对应所述吸振单元的初始固有频率，确定每个所述吸振单元在无阻尼单自由度系统中的初始参数。

12.根据权利要求11所述的优化设计方法，其特征在于，所述以所述共振频率为对应所述吸振单元的初始固有频率，确定每个所述吸振单元在无阻尼单自由度系统中的初始参数具体是：

在无阻尼单自由度形式下，以所述共振频率为对应所述吸振单元的初始固有频率，选取所述吸振单元的初始质量，并根据下式(2)求解得出所述吸振单元的初始刚度；

式(2)中，f_i为所述吸振单元的固有频率，m_i为所述吸振单元的质量，k_i为所述吸振单元的刚度。

13.根据权利要求12所述的优化设计方法，其特征在于，所述选取所述吸振单元的初始质量具体是：

根据所述悬置系统的质量、所述吸振单元对应的共振频率及所述悬置系统上的安装空间，选取所述吸振单元的初始质量。

14.根据权利要求9所述的优化设计方法，其特征在于，所述吸振单元的所述弹性元件包覆于所述质量块外。

15.根据权利要求10所述的优化设计方法，其特征在于，

求解式(1)得出所述频率响应传递函数为：

X_i＝(-ω²*M+jcω+K)^-1*F (3)

式(3)中，ω为振动圆频率；

所述目标函数为：

式(4)中，qz_i为各所述共振频率下需要优化的权重系数，X_i为各所述共振频率对应的所述频率响应传递函数的幅值，Ft_i为根据各所述共振频率对应的所述振动传递函数曲线的幅值所设定的目标幅值；

所述约束条件具体为各所述吸振单元需要优化的刚度和质量的上、下限设计范围，定义所述约束条件的表达式为：

VLB＝[k_imin，m_imin]，VUB＝[k_imax，m_imax]

所述约束函数为：

[x，fval]＝fmincon(@F(f)，x0,A，b，Aeq，Beq，VLB，VUB) (5)

式(5)中，x0为根据多个所述共振频率对应选择的多个所述吸振单元的初始参数，矩阵A、矩阵b为线性不等式约束；矩阵Aeq和矩阵Beq为等式约束。

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