CN116561901B - 动力总成悬置系统的避频优化设计方法及设计系统 - Google Patents
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Abstract
本公开涉及一种动力总成悬置系统的避频优化设计方法和动力总成悬置系统的避频优化设计系统，动力总成悬置系统的避频优化设计方法包括：根据所述车辆的动力总成悬置系统（1）的动力学参数，建立所述动力总成悬置系统（1）的动力学模型；根据所述动力学模型，确定所述动力总成悬置系统（1）的各个自由度的固有频率；响应于所述动力总成悬置系统（1）的固有频率不满足设计要求，同步调整所述动力总成悬置系统（1）中各悬置（2）的各个方向的刚度，以使所述动力总成悬置系统（1）的固有频率趋向于满足设计要求。
Description
技术领域
本公开涉及车辆设计领域，尤其涉及一种动力总成悬置系统的避频优化设计方法及动力总成悬置系统的避频优化设计系统。
背景技术
随着商用车行业的发展，车辆的NVH（汽车噪声、振动和舒适性等各项指标）性能也越来越受到厂家的重视。动力总成悬置系统对整车的振动噪声性能有重要的影响，无论是以内燃机为动力的传统商用车，还是新兴的新能源车辆，均离不开动力总成悬置系统。该系统是连接动力总成和车架、车身的弹性系统，具有支承、限位和隔振的作用。
为了衰减由不平路面、加减速和制动等复杂工况下引起的瞬态大幅度振动，动力总成悬置系统在低频时应具有大阻尼刚度的特性。但为降低车内振动噪声水平，动力总成悬置系统在高频时应具有小阻尼低刚度的特性。
发明内容
经研究发现，针对悬置系统固有频率的合理配置和振动模态能量解耦，相关技术中采用能量解耦法进行优化设计。但这种方法存在固有频率配置和模态能量解耦不能兼顾的情况，工程师一般优先保证固有频率配置，牺牲了非关键方向的模态能量解耦率，导致耦合振动的风险。
有鉴于此，本公开实施例提供一种动力总成悬置系统的避频优化设计方法及动力总成悬置系统的避频优化设计系统，可以改善动力总成悬置系统的避频优化设计。
在本公开的一个方面，提供一种动力总成悬置系统的避频优化设计方法，包括：根据车辆的动力总成悬置系统的动力学参数，建立动力总成悬置系统的动力学模型；根据动力学模型，确定动力总成悬置系统的各个自由度的固有频率；响应于动力总成悬置系统的固有频率不满足设计要求，同步调整动力总成悬置系统中各悬置的各个方向的刚度，以使动力总成悬置系统的固有频率趋向于满足设计要求。
在一些实施例中，响应于动力总成悬置系统的固有频率不满足设计要求，同步调整动力总成悬置系统中各悬置的各个方向的刚度，以使动力总成悬置系统的固有频率趋向于满足设计要求的步骤具体包括：响应于动力总成悬置系统的任一自由度的固有频率不满足设计要求，等比例调整悬置的每个方向的刚度，直至动力总成悬置系统的任一自由度对应的固有频率均处于设计要求的目标频率区间内；其中，各悬置的各个方向的刚度包括各悬置在局部坐标系下的相互正交的u轴、v轴和w轴方向的刚度，动力总成悬置系统的各个自由度的固有频率包括在广义坐标系下沿相互正交的x轴、y轴和z轴方向的固有频率以及绕x轴、绕y轴和绕z轴方向的固有频率。
在一些实施例中，响应于动力总成悬置系统的任一自由度的固有频率不满足设计要求，等比例调整悬置的每个方向的刚度，直至动力总成悬置系统的任一自由度对应的固有频率均处于设计要求的目标频率区间内的步骤具体包括：响应于动力总成悬置系统的任一自由度的固有频率小于对应自由度的频率预设范围的最小值，将各悬置的每个方向的刚度乘以同一个比例系数；其中，比例系数大于1。
在一些实施例中，响应于动力总成悬置系统的任一自由度的固有频率不满足设计要求，等比例调整悬置的每个方向的刚度，直至动力总成悬置系统的任一自由度对应的固有频率均处于设计要求的目标频率区间内的步骤还包括：响应于动力总成悬置系统的任一自由度的固有频率大于对应自由度的频率预设范围的最大值，将各悬置的每个方向的刚度乘以同一个比例系数；其中，比例系数小于1。
在一些实施例中，根据车辆的动力总成悬置系统的动力学参数建立动力总成悬置系统的动力学模型的步骤具体包括：确定动力总成悬置系统的质心位置和各个自由度的转动惯量；根据动力总成悬置系统的质心位置、动力总成悬置系统的各个自由度的转动惯量、各悬置的位置和各悬置的各个方向的刚度建立动力学模型。
在一些实施例中，确定动力总成悬置系统的质心位置和各个自由度的转动惯量的步骤具体包括：确定动力总成悬置系统的总质量；确定车辆的发动机及变速箱的质心位置和转动惯量；根据动力总成悬置系统的总质量、车辆的发动机及变速箱的质心位置和车辆的发动机及变速箱的转动惯量，确定动力总成悬置系统的质心位置和各个自由度的转动惯量。
在一些实施例中，还包括：根据动力学模型，确定动力总成悬置系统的各个自由度的解耦率；响应于动力总成悬置系统的解耦率满足设计要求，对动力总成悬置系统的固有频率是否满足设计要求进行判断。
在本公开的另一方面，提供一种动力总成悬置系统的避频优化设计系统，包括：建模模块，被配置为根据车辆的动力总成悬置系统的动力学参数建立动力总成悬置系统的动力学模型；计算模块，被配置为根据动力学模型确定动力总成悬置系统的各个自由度的固有频率；避频模块，被配置为响应于动力总成悬置系统的固有频率不满足设计要求，同步调整动力总成悬置系统中各悬置的各个方向的刚度，以使动力总成悬置系统的固有频率趋向于满足设计要求。
在一些实施例中，避频模块包括：刚度调整单元，被配置为等比例调整悬置的每个方向的刚度，直至动力总成悬置系统的任一自由度对应的固有频率均处于设计要求的目标频率区间内。
在一些实施例中，建模模块包括：动力学参数获取单元，被配置为确定动力总成悬置系统的质心位置和各个自由度的转动惯量、各悬置的位置和各悬置的各个方向的刚度。
在一些实施例中，还包括：解耦率获取模块，被配置为根据动力学模型确定动力总成悬置系统的各个自由度的解耦率；和触发模块，分别与解耦率获取模块、避频模块信号连接，被配置为响应于动力总成悬置系统的解耦率满足设计要求，对动力总成悬置系统的固有频率是否满足设计要求进行判断，以触发避频模块。
在本公开的又一方面，提供一种动力总成悬置系统的避频优化设计系统，包括：存储器；和耦接至存储器的处理器，处理器执行如上述任一的动力总成悬置系统的避频优化设计方法。
因此，根据本公开实施例，在固有频率不满设计要求时，通过将各悬置的每个方向的刚度进行同步调整，可以在保证动力总成悬置系统的解耦率不变的前提下合理配置固有频率直至调整到满足设计要求，从而兼具解耦率和固有频率，可以使动力总成悬置系统的固有频率避开整车激励频率，防止产生共振现象，还能使各个方向实现较高的解耦率，避免耦合振动，从而改善动力总成悬置系统的避频优化设计。
附图说明
构成说明书的一部分的附图描述了本公开的实施例，并且连同说明书一起用于解释本公开的原理。
参照附图，根据下面的详细描述，可以更加清楚地理解本公开，其中：
图1是根据本公开动力总成悬置系统的避频优化设计方法的一些实施例的流程图；
图2是根据本公开动力总成悬置系统的避频优化设计方法的一些实施例的动力总成悬置系统示意图；
图3是根据本公开动力总成悬置系统的避频优化设计方法的一些实施例的动力总成悬置系统的动力学模型示意图；
图4是根据本公开动力总成悬置系统的避频优化设计系统的一些实施例的功能模块框架图；
图5是根据本公开动力总成悬置系统的避频优化设计系统的一些实施例的连接关系图。
应当明白，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。此外，相同或类似的参考标号表示相同或类似的构件。
具体实施方式
现在将参照附图来详细描述本公开的各种示例性实施例。对示例性实施例的描述仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。本公开可以以许多不同的形式实现，不限于这里所述的实施例。提供这些实施例是为了使本公开透彻且完整，并且向本领域技术人员充分表达本公开的范围。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、材料的组分、数字表达式和数值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。
本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指在该词前的要素涵盖在该词后列举的要素，并不排除也涵盖其他要素的可能。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
在本公开中，当描述到特定器件位于第一器件和第二器件之间时，在该特定器件与第一器件或第二器件之间可以存在居间器件，也可以不存在居间器件。当描述到特定器件连接其它器件时，该特定器件可以与所述其它器件直接连接而不具有居间器件，也可以不与所述其它器件直接连接而具有居间器件。
本公开使用的所有术语（包括技术术语或者科学术语）与本公开所属领域的普通技术人员理解的含义相同，除非另外特别定义。还应当理解，在诸如通用字典中定义的术语应当被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义相一致的含义，而不应用理想化或极度形式化的意义来解释，除非这里明确地这样定义。
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
动力总成悬置系统在不同频率和振幅下的需求是复杂而矛盾的，设计时应平衡各种设计要求。常见的设计要求有固有频率的合理配置、振动模态的能量解耦、振动传递率或悬置系统的动反力。
针对悬置系统固有频率的合理配置和振动模态能量解耦，相关技术中采用能量解耦法进行优化设计。但这种方法可能存在固有频率配置和模态能量解耦不能兼顾的情况，工程师一般优先保证固有频率配置，牺牲了非关键方向的模态能量解耦率，导致耦合振动的风险。
有鉴于此，在本公开实施例的一个方面，提供一种动力总成悬置系统的避频优化设计方法。图1是根据本公开动力总成悬置系统的避频优化设计方法的一些实施例的流程图，图2是根据本公开动力总成悬置系统的避频优化设计方法的一些实施例的动力总成悬置系统示意图，图3是根据本公开动力总成悬置系统的避频优化设计方法的一些实施例的动力总成悬置系统的动力学模型示意图，参考图1~图3，动力总成悬置系统的避频优化设计方法包括：步骤S10到步骤S30。
在步骤S10中，根据车辆的动力总成悬置系统1的动力学参数，建立动力总成悬置系统1的动力学模型。车辆的动力总成悬置系统1的动力学参数包括但不限于动力总成悬置系统1的总质量、车辆的发动机及变速箱的质心位置和车辆的发动机及变速箱的转动惯量，确定动力总成悬置系统1的质心位置和各个自由度的转动惯量。
在步骤S20中，根据动力学模型，输入动力总成悬置系统1的动力学参数的各个参数进行仿真解耦计算，确定动力总成悬置系统1的各个自由度对应的固有频率。
在步骤S30中，响应于动力总成悬置系统1的固有频率不满足设计要求，同步调整动力总成悬置系统1中各悬置2的各个方向的刚度，以使动力总成悬置系统1的固有频率趋向于满足设计要求。
本实施例中，在固有频率不满设计要求时，通过将各悬置2的每个方向的刚度进行同步调整，可以在保证动力总成悬置系统1的解耦率不变的前提下合理配置固有频率直至调整到满足设计要求，从而兼具解耦率和固有频率，以使动力总成悬置系统1的固有频率能够避开整车激励频率，防止产生共振现象，还能使动力总成悬置系统1的各个方向实现较高的解耦率，避免耦合振动。
参考图2和图3，在一些实施例中，响应于动力总成悬置系统1的固有频率不满足设计要求，同步调整动力总成悬置系统1中各悬置2的各个方向的刚度，以使动力总成悬置系统1的固有频率趋向于满足设计要求的步骤具体包括：响应于动力总成悬置系统1的任一自由度的固有频率不满足设计要求，等比例调整悬置2的每个方向的刚度，直至动力总成悬置系统1的任一自由度对应的固有频率均处于设计要求的目标频率区间内。
各悬置2的各个方向的刚度包括各悬置2在局部坐标系下的相互正交的u轴、v轴和w轴方向的刚度，动力总成悬置系统1的各个自由度的固有频率包括在广义坐标系下沿相互正交的x轴、y轴和z轴方向的固有频率以及绕x轴、绕y轴和绕z轴方向的固有频率。
对于燃油商用车悬置系统，系统各阶固有频率需相差1-2Hz以上，系统模态频率均应高于整车刚体模态频率及路面激励频率5Hz，系统Z向模态频率应远离路面及簧下质量垂向跳动15-18阶的模态频率，范围应为8-13Hz。系统的最高频率不高于怠速激振频率的倍，例如6缸机600rpm动力总成系统模态频率不应高于21Hz。系统RX向模态频率应远离怠速激振频率，范围应为10-15Hz。系统其他方向模态频率限值5-18Hz。
对于新能源商用车因电机激励较小，悬置系统固有频率要求条件可适当放宽：系统各阶频率需相差1-2Hz以上，系统模态频率均应高于整车刚体模态频率及路面激励频率5Hz。系统Z向模态频率应远离路面及簧下质量垂向跳动15-18阶模态频率，范围应为8-13Hz或22-40Hz。
本实施例中，通过将悬置2的每个方向的刚度等比例变换指定倍数，可将固有频率调整至该倍数的根号倍，但保持振型和解耦率不变。从而可以通过简单的参数调节，更方便高效地实现动力总成悬置系统的避频优化设计，有较广泛的适用性，无需受动力总成悬置系统的类型及布置形式等条件的限制。
以下以电动牵引车为例，给出动力总成悬置系统避频优化设计方法的原理：参考图2，动力总成悬置系统1在设计和优化时悬置2可以简化为在相互正交的三个方向平动和绕上述三个方向转动的刚体模型，广义坐标系下动力总成悬置系统1的动力学方程为：
。
式中，M为动力总成悬置系统1的质量矩阵，K为动力总成悬置系统1的刚度矩阵，X为动力总成悬置系统1的位移向量。假定该动力总成悬置系统1是简谐运动，X可表示为：
。
其中，。
将式(2)和(3)带入式(1)得下列代数齐次方程组：
。
上式方程组是关于系统质量矩阵M和系统刚度矩阵K的特征值问题，若方程有非零解，则满足：，式(4)两边同时左乘M-1，整理后可得：
。
因此，可求解矩阵的特征值/>和特征向量/>得到动力总成悬置系统1的固有频率/>和振型/>。在动力总成悬置系统1的各个悬置2处建立局部坐标系Ojujvjwj，第j个悬置2的刚度矩阵可写为：/>。
上式中，kuj，kvj，kwj分别为第j个悬置在u，v，w方向的刚度值，则动力总成悬置系统1的总刚度矩阵K可写为：
。
其中，Aj为悬置2在局部坐标系下的弹性变形相对于动力总成悬置系统1在广义坐标下的位移变换矩阵，该矩阵仅由悬置2的位置决定，为悬置2的弹性主轴局部坐标系Ojujvjwj相对于动力总成悬置系统1的广义坐标系的方向余弦矩阵，该矩阵仅由悬置2的方位决定。
当悬置2的刚度动静比取值为时，相当于悬置2的各个方向的刚度同时变换/>倍，则第j个悬置2的刚度矩阵/>可写为：
。
代入式(7)可得动力总成悬置系统1的总刚度矩阵为：
。
式(5)等式左右变换倍，可得：
。
将代入(9)上式得：
。
可求解矩阵的特征值/>和特征向量/>得到动力总成悬置系统1的固有频率/>和振型/>。也就是说，当悬置2的刚度动静比取值为μ时，悬置2的各个方向的刚度同时变换μ倍，动力总成悬置系统1的固有频率随之变换/>倍，振型/>保持不变。
当动力总成悬置系统1的多自由度耦合振动时，系统动能可写为：
。
系统在第i阶主振动时的最大动能为：
。
在第k个广义坐标上分配的动能能量为：
。
在第k个广义坐标上分配的动能占系统总动能能量的占比为：
。
上式中，和/>分别为动力总成悬置系统1的第i阶固有频率和振型，第/>为动力总成悬置系统1的质量矩阵的第k行l列，/>和/>分别表示振型/>的第l个元素和第k个元素。
因此由式(13)-(15)可知，在第k个广义坐标上分配的动能占系统总动能的占比大小仅与质量矩阵及振型有关。当悬置2的各个方向的刚度同时变换/>倍时，振型/>保持不变，解耦率保持不变。
在一些实施例中，响应于动力总成悬置系统1的任一自由度的固有频率不满足设计要求，等比例调整悬置2的每个方向的刚度，直至动力总成悬置系统1的任一自由度对应的固有频率均处于设计要求的目标频率区间内的步骤具体包括：响应于动力总成悬置系统1的任一自由度的固有频率小于对应自由度的频率预设范围的最小值，将各悬置2的每个方向的刚度乘以同一个比例系数。其中，比例系数大于1。
例如，若动力总成悬置系统1的各个自由度的固有频率中其中一个自由度的固有频率小于对应自由度的频率预设范围的最小值，其他自由度的固有频率均满足对应自由度的频率预设范围，则需要将各悬置2的每个方向的刚度均乘以同一个大于1的比例系数。
本实施例中，若计算得到的固有频率小于预设的频率预设范围的最小值，可将悬置2各个方向刚度均乘以一个大于1的比例系数，以提高固有频率直至接近该频率预设范围。仅通过刚度参数的比例调节，便在样车阶段对动力总成悬置系统1方便快捷地进行优化设计，有利于提升整车NVH性能，缩短开发周期。
在一些实施例中，响应于动力总成悬置系统1的任一自由度的固有频率不满足设计要求，等比例调整悬置2的每个方向的刚度，直至动力总成悬置系统1的任一自由度对应的固有频率均处于设计要求的目标频率区间内的步骤具体包括：响应于动力总成悬置系统1的任一自由度的固有频率大于对应自由度的频率预设范围的最大值，将各悬置2的每个方向的刚度乘以同一个比例系数。其中，比例系数小于1。
例如，若动力总成悬置系统1的各个自由度的固有频率中其中一个自由度的固有频率大于对应自由度的频率预设范围的最大值，其他自由度的固有频率均满足对应自由度的频率预设范围，则需要将各悬置2的每个方向的刚度均乘以同一个小于1的比例系数。
本实施例中，若固有频率大于预设的频率预设范围的最大值，则可将悬置2各个方向刚度均乘以一个小于1的比例系数。仅通过刚度参数的比例调节，便在样车阶段对动力总成悬置系统1方便快捷地进行优化设计，有利于提升整车NVH性能，缩短开发周期。
在一些实施例中，根据车辆的动力总成悬置系统1的动力学参数建立动力总成悬置系统1的动力学模型的步骤具体包括：确定动力总成悬置系统1的质心位置和各个自由度的转动惯量；根据动力总成悬置系统1的质心位置、动力总成悬置系统1的各个自由度的转动惯量、各悬置2的位置和各悬置2的各个方向的刚度建立动力学模型。
本实施例中，根据动力总成悬置系统1的质心位置、动力总成悬置系统1的各个自由度的转动惯量、各悬置2的位置和各悬置2的各个方向的刚度等参数可建立动力总成悬置系统1得动力学模型，不需要实物样车，在开发设计阶段即可计算动力总成悬置系统1的固有频率和振型能量分布。
在一些实施例中，确定动力总成悬置系统1的质心位置和各个自由度的转动惯量的步骤具体包括：确定动力总成悬置系统1的总质量；确定车辆的发动机及变速箱的质心位置和转动惯量；根据动力总成悬置系统1的总质量、车辆的发动机及变速箱的质心位置和车辆的发动机及变速箱的转动惯量，确定动力总成悬置系统1的质心位置和各个自由度的转动惯量。
本实施例中，动力总成悬置系统1的总质量包括内部注满的机油和冷却液，根据动力总成悬置系统1的总质量、发动机及变速箱的质心位置及各自的转动惯量可得到动力总成悬置系统1的质心位置和转动惯量。
在一些实施例中，动力总成悬置系统的避频优化设计方法还包括：根据动力学模型，确定动力总成悬置系统1的各个自由度的解耦率；响应于动力总成悬置系统1的解耦率满足设计要求，对动力总成悬置系统1的固有频率是否满足设计要求进行判断。
本实施例中，还可以基于动力学模型计算得到各阶模态频率及振型，并计算得出六阶振动在各个方向上的能量分布，根据能量解耦结果判断动力总成悬置系统1的解耦率是否满足设计要求。
若解耦率不满足设计要求，可基于悬置刚度、位置和安装角度等参数进行多目标优化计算以对解耦率进行调整，直至满足设计要求。若解耦率满足设计要求，则可在固有频率不满足要求时通过调整悬置2的各向刚度等比例变化以在不影响解耦率的条件下进行固有频率优化设计。
以一种电动商用牵引车为例，给出动力总成悬置系统1的避频优化设计过程：该车辆具有四个悬置，确定该电动商用牵引车的质心坐标为(722.2,-6.0,-195.1)m，动力总成悬置系统1质量如下表1所示、惯性参数如下表2所示，各个悬置2的初始静刚度如下表3所示：
表1 动力总成悬置系统质量惯量参数
。
表2 整车坐标系下悬置的位置参数
。
表3 前后悬置主轴方向的静刚度
。
参考图2，根据各悬置2的坐标与各向初始刚度、动力总成悬置系统1的质心坐标与转动惯量建立动力学模型，进行仿真解耦结算，得到固有频率和解耦率如下表4所示：
表4 动力总成悬置系统仿真解耦结果
。
根据仿真结果，原车悬置刚度下动力总成悬置系统1的固有频率不满足设计要求，设计要求应满足X向固有频率大于20Hz，Z向固有频率小于13Hz或大于20Hz。针对动力总成悬置系统1的固有频率进行优化设计，将悬置2各向刚度比例进行调整1.3倍进行仿真，计算结果如表5：
表5 1.3倍悬置刚度比例下仿真解耦结果对比
。
参考表4和表5，将悬置各向刚度比例进行调整1.3倍后，悬置系统各方向固有频率满足设计要求，同时各向解耦率保持不变。
图4是根据本公开动力总成悬置系统的避频优化设计系统的一些实施例的功能模块框架图，参考图4在本公开实施例的又一方面，提供一种动力总成悬置系统的避频优化设计系统，包括建模模块3、计算模块4和避频模块5。建模模块3被配置为根据车辆的动力总成悬置系统1的动力学参数建立动力总成悬置系统1的动力学模型，计算模块4被配置为根据动力学模型确定动力总成悬置系统1的各个自由度的固有频率，避频模块5被配置为响应于动力总成悬置系统1的固有频率不满足设计要求，同步调整动力总成悬置系统1中各悬置2的各个方向的刚度，以使动力总成悬置系统1的固有频率趋向于满足设计要求。
本实施例中，在固有频率不满设计要求时，通过将各悬置2的每个方向的刚度进行同步调整，可以在保证动力总成悬置系统1的解耦率不变的前提下将固有频率合理配置直至调整到满足设计要求，从而兼具解耦率和固有频率，可以使动力总成悬置系统1避开整车激励频率，防止产生共振现象，还能使各个方向实现较高的解耦率，防止产生耦合振动。
在一些实施例中，避频模块5包括刚度调整单元，刚度调整单元被配置为等比例调整悬置2的每个方向的刚度，直至动力总成悬置系统1的任一自由度对应的固有频率均处于设计要求的目标频率区间内。
本实施例中，通过将悬置2的每个方向的刚度等比例变换指定倍数，可将固有频率调整至该倍数的根号倍，但保持振型和解耦率不变。从而可以通过简单的参数调节，更方便高效地实现动力总成悬置系统的避频优化设计，有较广泛的适用性，无需受动力总成悬置系统的类型及布置形式等条件的限制。
在一些实施例中，建模模块3包括动力学参数获取单元，动力学参数获取单元被配置为确定动力总成悬置系统1的质心位置和各个自由度的转动惯量、各悬置2的位置和各悬置2的各个方向的刚度。
本实施例中，动力总成悬置系统1的总质量包括内部注满的机油和冷却液，根据动力总成悬置系统1的总质量、发动机及变速箱的质心位置及各自的转动惯量可得到动力总成悬置系统1的质心位置和转动惯量。根据动力总成悬置系统1的质心位置、动力总成悬置系统1的各个自由度的转动惯量、各悬置2的位置和各悬置2的各个方向的刚度等参数可建立动力总成悬置系统1得动力学模型，不需要实物样车，在开发设计阶段即可计算动力总成悬置系统1的固有频率和振型能量分布。
参考图4，在一些实施例中，动力总成悬置系统的避频优化设计系统还包括：解耦率获取模块6和触发模块7。解耦率获取模块6被配置为根据动力学模型确定动力总成悬置系统1的各个自由度的解耦率，触发模块7分别与解耦率获取模块6、避频模块5信号连接，被配置为响应于动力总成悬置系统1的解耦率满足设计要求，对动力总成悬置系统1的固有频率是否满足设计要求进行判断，以触发避频模块5。
本实施例中，还可以基于动力学模型计算得到各阶模态频率及振型，并计算得出六阶振动在各个方向上的能量分布，根据能量解耦结果判断动力总成悬置系统1的解耦率是否满足设计要求。
若解耦率不满足设计要求，可基于悬置刚度、位置和安装角度等参数进行多目标优化计算以对解耦率进行调整，直至满足设计要求。若解耦率满足设计要求，则可在固有频率不满足要求时通过调整悬置2的各向刚度等比例变化以在不影响解耦率的条件下进行固有频率优化设计。
图5是根据本公开动力总成悬置系统的避频优化设计系统的一些实施例的连接关系图，参考图5，在本公开的又一方面，提供一种动力总成悬置系统的避频优化设计系统，包括：存储器8和耦接至存储器8的处理器9，处理器9执行如上述任一的动力总成悬置系统的避频优化设计方法。
这里所描述的处理器9可以包括通用处理器、数字信号处理器（DSP）、专用集成电路（ASIC）、现场可编程门阵列（FPGA）或其它可编程逻辑器件、分立的门或晶体管逻辑、分立的硬件组件、或其设计成执行本文所描述功能的任何组合来实现或执行。通用处理器9可以是微处理器，但在替换方案中，该处理器9可以是任何常规的处理器、控制器、微控制器、或状态机。处理器9还可以被实现为计算设备的组合，例如DSP与微处理器的组合、多个微处理器、与DSP核心协作的一个或多个微处理器、或任何其他此类配置。
结合本文中公开的实施例描述的方法或算法的步骤可直接在硬件中、在由处理器9执行的软件模块中、或在这两者的组合中体现。软件模块可驻留在RAM存储器、闪存、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、可移动盘、CD-ROM、或本领域中所知的任何其他形式的存储介质中。
至此，已经详细描述了本公开的各实施例。为了避免遮蔽本公开的构思，没有描述本领域所公知的一些细节。本领域技术人员根据上面的描述，完全可以明白如何实施这里公开的技术方案。
虽然已经通过示例对本公开的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本公开的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本公开的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改或者对部分技术特征进行等同替换。本公开的范围由所附权利要求来限定。
Claims (10)
1.一种动力总成悬置系统的避频优化设计方法，其特征在于，包括：
根据车辆的动力总成悬置系统（1）的动力学参数，建立所述动力总成悬置系统（1）的动力学模型；
根据所述动力学模型，确定所述动力总成悬置系统（1）的各个自由度的固有频率；
响应于所述动力总成悬置系统（1）的固有频率不满足设计要求，同步调整所述动力总成悬置系统（1）中各悬置（2）的各个方向的刚度，以使所述动力总成悬置系统（1）的固有频率趋向于满足设计要求；
其中，响应于所述动力总成悬置系统（1）的固有频率不满足设计要求，同步调整所述动力总成悬置系统（1）中各悬置（2）的各个方向的刚度，以使所述动力总成悬置系统（1）的固有频率趋向于满足设计要求的步骤具体包括：
响应于所述动力总成悬置系统（1）的任一自由度的固有频率不满足设计要求，等比例调整所述悬置（2）的每个方向的刚度，直至所述动力总成悬置系统（1）的任一自由度对应的固有频率均处于设计要求的目标频率区间内；
其中，各悬置（2）的各个方向的刚度包括各悬置（2）在局部坐标系下的相互正交的u轴、v轴和w轴方向的刚度，所述动力总成悬置系统（1）的各个自由度的固有频率包括在广义坐标系下沿相互正交的x轴、y轴和z轴方向的固有频率以及绕x轴、绕y轴和绕z轴方向的固有频率。
2.如权利要求1所述的动力总成悬置系统的避频优化设计方法，其特征在于，响应于所述动力总成悬置系统（1）的任一自由度的固有频率不满足设计要求，等比例调整所述悬置（2）的每个方向的刚度，直至所述动力总成悬置系统（1）的任一自由度对应的固有频率均处于设计要求的目标频率区间内的步骤具体包括：
响应于所述动力总成悬置系统（1）的任一自由度的固有频率小于对应自由度的频率预设范围的最小值，将所述各悬置（2）的每个方向的刚度乘以同一个比例系数；
其中，所述比例系数大于1。
3.如权利要求1所述的动力总成悬置系统的避频优化设计方法，其特征在于，响应于所述动力总成悬置系统（1）的任一自由度的固有频率不满足设计要求，等比例调整所述悬置（2）的每个方向的刚度，直至所述动力总成悬置系统（1）的任一自由度对应的固有频率均处于设计要求的目标频率区间内的步骤还包括：
响应于所述动力总成悬置系统（1）的任一自由度的固有频率大于对应自由度的频率预设范围的最大值，将所述各悬置（2）的每个方向的刚度乘以同一个比例系数；
其中，所述比例系数小于1。
4.如权利要求1所述的动力总成悬置系统的避频优化设计方法，其特征在于，根据所述车辆的动力总成悬置系统（1）的动力学参数建立所述动力总成悬置系统（1）的动力学模型的步骤具体包括：
确定所述动力总成悬置系统（1）的质心位置和各个自由度的转动惯量；
根据所述动力总成悬置系统（1）的质心位置、所述动力总成悬置系统（1）的各个自由度的转动惯量、所述各悬置（2）的位置和所述各悬置（2）的各个方向的刚度建立所述动力学模型。
5.如权利要求4所述的动力总成悬置系统的避频优化设计方法，其特征在于，确定所述动力总成悬置系统（1）的质心位置和各个自由度的转动惯量的步骤具体包括：
确定所述动力总成悬置系统（1）的总质量；
确定所述车辆的发动机及变速箱的质心位置和转动惯量；
根据所述动力总成悬置系统（1）的总质量、所述车辆的发动机及变速箱的质心位置和所述车辆的发动机及变速箱的转动惯量，确定所述动力总成悬置系统（1）的质心位置和各个自由度的转动惯量。
6.如权利要求1所述的动力总成悬置系统的避频优化设计方法，其特征在于，还包括：
根据所述动力学模型，确定所述动力总成悬置系统（1）的各个自由度的解耦率；
响应于所述动力总成悬置系统（1）的解耦率满足设计要求，对所述动力总成悬置系统（1）的固有频率是否满足设计要求进行判断。
7.一种动力总成悬置系统的避频优化设计系统，其特征在于，包括：
建模模块（3），被配置为根据车辆的动力总成悬置系统（1）的动力学参数建立所述动力总成悬置系统（1）的动力学模型；
计算模块（4），被配置为根据所述动力学模型确定所述动力总成悬置系统（1）的各个自由度的固有频率；
避频模块（5），被配置为响应于所述动力总成悬置系统（1）的固有频率不满足设计要求，同步调整所述动力总成悬置系统（1）中各悬置（2）的各个方向的刚度，以使所述动力总成悬置系统（1）的固有频率趋向于满足设计要求；
其中，所述避频模块（5）包括：
刚度调整单元，被配置为等比例调整所述悬置（2）的每个方向的刚度，直至所述动力总成悬置系统（1）的任一自由度对应的固有频率均处于设计要求的目标频率区间内。
8.如权利要求7所述的动力总成悬置系统的避频优化设计系统，其特征在于，所述建模模块（3）包括：
动力学参数获取单元，被配置为确定所述动力总成悬置系统（1）的质心位置和各个自由度的转动惯量、各悬置（2）的位置和各悬置（2）的各个方向的刚度。
9.如权利要求7所述的动力总成悬置系统的避频优化设计系统，其特征在于，还包括：
解耦率获取模块（6），被配置为根据所述动力学模型确定所述动力总成悬置系统（1）的各个自由度的解耦率；和
触发模块（7），分别与所述解耦率获取模块（6）、所述避频模块（5）信号连接，被配置为响应于所述动力总成悬置系统（1）的解耦率满足设计要求，对所述动力总成悬置系统（1）的固有频率是否满足设计要求进行判断，以触发所述避频模块（5）。
10.一种动力总成悬置系统的避频优化设计系统，其特征在于，包括：
存储器（8）；和
耦接至所述存储器的处理器（9），所述处理器（9）执行如权利要求1~6任一所述的动力总成悬置系统的避频优化设计方法。
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