0 引言

据消费者反映，国产某款前置后驱MPV车在急加速工况下车身及后桥处振动较大，带来了不舒适的人体感受。应厂商要求，本文将从优化中间支承刚度的角度出发，优化并改善整车NVH性能。

轴距较长的车往往将传动轴分段并加设中间支撑以缓和传动轴的振动。目前中间支承广泛采用如图1所示的橡胶弹性中间支承，用以吸收传动轴的振动并降低噪声。该类型的中间支撑结构简单，但橡胶性能会对整车振动产生较大影响，因此需要对橡胶刚度进行匹配设计以提升整车NVH表现。

图1 橡胶弹性中间支承

Fig.1 Intermediate support structure

1 ADAMS模型的建立

多体动力学软件ADAMS具有强大的建模与仿真功能，极大地简化了工程师们处理动力学问题的时间。建立一个准确合理的传动系统多体动力学模型，是能否解决问题的关键。改款MPV车传动系的简化模型如图2所示。

1-离合器 2-手动变速器 3-万向传动装置 4-驱动桥 5-差速器 6-半轴 7-主减速器 8-中间支承

图2 前置后驱MPV车传动系示意图

Fig.2 Powertrain system in MPV

1.1 动力传动系多刚体模型

在动力传动系的建模过程中，需要对系统进行必要的简化：去掉一些细小的零部件，只留下关键部件；将齿轮副简化为传动比；将差速器固接到主减速器齿轮上。将企业提供的UG模型导入到ADAMS中，根据各部件间的实际连接情况设置约束关系。建模完毕的传动轴模型如图3所示。

图3 传动轴模型

Fig.3 Driving axle model

其中中间支承处的建模关系如图4所示，用弹簧代替中间支承的径向刚度及轴向刚度。其中轴向刚度与径向刚度均通过实测得到，测量曲线及拟合数据如图5和图6所示。

图4 中间支承模型

Fig.4 Intermediate support model

1.2 整车模型的集成

本文重点考察中间支承刚度对整车NVH性能产生的影响。应用ADAMS中的Insight模块对中间支承的径向刚度和轴向刚度与整车振动的关系进行敏感度分析。设计变量选取中间支撑的径向刚度及轴向刚度；设计目标选取车身前后振动加速度RMS、车身上下振动加速度RMS、车身俯仰角加速度RMS以及后桥桥壳处俯仰角速度RMS作为设计目标。

图5 中间支承径向刚度曲线

Fig.5 Radial stiffness curve

图6 中间支承轴向刚度曲线

Fig.6 Axial stiffness curve

图7 发动机、离合器、变速器模型

Fig.7 Engine clutch and transmission model

图8 麦弗逊式前悬架模型

Fig.8 Macpherson front suspension model

将以上各部件组装集合成的综合整车动力学模型如图10所示。

图9 后悬架模型

Fig.9 Rear suspension model

图10 整车动力学模型

Fig.10 Vehicle ADAMS model

2 仿真分析与优化

2.1 试验仿真

各优化目标的优化历程如图13至图16所示。

利用Insight中提供的优化功能对中间支承刚度进行优化。优化变量选取为中间支承径向刚度与轴向刚度，变化范围取为±50%。优化目标选取最小化车身上下振动加速度RMS、前后振动加速度RMS、俯仰振动角加速度RMS以及后桥桥壳俯仰振动角速度RMS四个变量。约束范围则选取为传动轴跳动范围不超过中间支承外钢圈。优化结果如图12所示，从中可以看出，优化变量的最终结果为径向刚度60 N/mm，轴向刚度11.06 N/mm。

表1 仿真结果输出目标RMS值

Table 1 RMS of the output of vibration

输出结果RMS值车身前后振动加速度(mm/s2)650.77车身俯仰振动角加速度(°/s2)0.11车身上下振动加速度(mm/s2)581.76后桥桥壳俯仰振动角速度(°/s)7.75

2.2 敏感度分析

汽车是一个综合的系统，为了考察中间支承对整车产生的影响，仅有动力传动系统的建模是不够的，还需要将悬架、轮胎、发动机等模型包含在内，并集成为整车模型。由于这些部件不是本文的重点考察对象，因此不再赘述其详细建模过程。建立完毕的各部件模型的如图7至图9所示。

优化前后的各优化目标值对比如表3所示，从中可以看出，经过优化后，各优化目标均得到了改善。其中车身上下振动加速度及后桥桥壳俯仰振动角速度有了明显的改善，优化幅度在30%以上。由此可知原车车身及后桥处振动较大的部分原因在于中间支承刚度过低，因此厂商可以作为中间支承的橡胶材料或改变结构以提升中间支承的径向刚度及轴向刚度，最终可以实现改善整车NVH表现的目的。

图11 敏感度分析结果

Fig.11 Results of DOE experiment

表2 中间支承刚度敏感度情况

Table 2 DOE of stiffness of intermediate support

设计变量设计目标中间支承径向刚度中间支承轴向刚度车身上下振动加速度RMS-3.14%-0.85%车身俯仰振动角加速度RMS-31.33%-7.39车身前后振动加速度RMS-141.05-27.82%后桥前后俯仰振动角速度RMS-60.81%-12.52%

从试验结果中可以看出，中间支承径向刚度对车身前后振动加速度RMS、俯仰角加速度RMS及上下振动加速度RMS贡献度分别为-3.14%、-31.33%和-141.05%，对后桥桥壳角速度RMS为-60.81%；中间支承轴向刚度对车身前后振动加速度RMS、俯仰角加速度RMS及上下振动加速度RMS贡献度分别为-0.85%、-7.39%和-27.82%，对后桥桥壳角速度RMS为-12.52%。由此可知，车身上下、前后及俯仰振动及后桥桥壳俯仰振动与中间支承刚度成反比；中间支承轴向刚度对车身上下振动、俯仰振动以及后桥桥壳俯仰振动有较大影响；中间支承轴向刚度则对车身上下振动及后桥桥壳俯仰振动有轻微影响。

2.3 优化计算

本文以重庆市某滑坡作为典型堆积层滑坡，分析了该滑坡位移特征，基于数值模拟进行了滑坡位移预测并检验了其可靠性，主要获得了以下结论：

本文对研究的MPV车型进行了多体动力学建模，针对中间支承刚度优化部分，主要形成了以下研究结果：

图12 Insight中优化工具

Fig.12 Optimization tool in Insight

由于Insight中提供的试验设计模块无法对非线性曲线进行优化，因此需要对中间支承刚度曲线进行线性化处理。根据拟合曲线，取径向刚度为40 N/mm，轴向刚度为7.37 N/mm，对整车模型进行四档急加速工况仿真。该工况下选用的路面为水泥路面，发动机转速在15 s内从900 r/min提升到2500 r/min，仿真结束后输出车身前后振动加速度、车身俯仰振动角加速度、车身上下振动加速度及后桥桥壳俯仰振动角速度随时间历程曲线，并计算其均方根值(RMS)，计算结果如表1所示。

图13 车身前后振动加速度优化历程

Fig.13 Front and back vibration acceleration of car’s body

图14 车身俯仰振动角加速度优化历程

Fig.14 Pitch variation acceleration of car’s body

图15 车身上下振动加速度优化历程

Fig.15 Up and down variation acceleration of car’s body

运算完毕的输出结果如图11所示，其中中间支承刚度敏感度分析试验结果如表2所示。

图16 后桥桥壳俯仰振动角速度优化历程

Fig.16 Pitch variation angle velocity of rear axle

表3 优化前后优化目标对比

Table 3 Comparison of objectives before and after optimization

优化目标RMS值优化前优化后变化幅度车身前后振动加速度(mm/s2)650.77640.20-1.62%车身俯仰振动角加速度(°/s2)0.110.09-18.18%车身上下振动加速度(mm/s2)581.76160.50-72.41%后桥桥壳俯仰振动角速度(°/s)7.755.37-30.71%

3 结论

短语大部分出现于于标题和提纲，用于概括叙述纲目、要点。引导学生在阅读课文时拟写提纲，就是要让他们把文本中说明的内容，用简单而对称的词语、短语编写出来。对于要点不那么明显的文章，学生准确把握内容比较困难，在预习提示中就需引导拟写提纲进行梳理。

中国道路的伟大革命之一是马克思主义在中国的运用、发展和创新，即马克思主义中国化的过程。马克思主义中国化是一个历史事实和一个鲜活的过程，其必然的最终指向是中国实践。“离开中国革命和建设的实践，就不可能也不需要用马克思主义来‘化’中国，而不用马克思主义来‘化’中国，就不可能有对中国革命、对社会主义建设改革实践的经验的理论总结”[3]。中国共产党领导中国革命和建设的奋斗实践是马克思主义中国化的逻辑起点，马克思主义中国化的过程也是中国特色社会主义实践基础上不断时代化和民族化的过程。

1) 应用多体动力学分析软件ADAMS建立了包含传动系、悬架、后桥等在内的整车多体动力学模型。

从技术角度出发，尽管当前部分自动驾驶汽车产品已经达到L3（有条件自动化）、L4（高度自动化）的技术水平，但由于某些特定关键技术发展的不充分性，导致自动驾驶技术要实现L5阶段的完全无人驾驶目标仍需要很长的时间。专利作为技术知识的载体，是集经济、法律、技术为一体的信息体，90%以上的技术信息都可以从专利信息反映出来。对专利信息进行挖掘研究，不仅能够准确揭示各国家（地区）、组织机构、技术研发的侧重点，而且能为技术发展提供数据支持和决策参考。目前关于揭示自动驾驶技术发展全貌的定量性研究较少，因此本文采用专利分析方法研究了自动驾驶技术的全球市场态势。

2) 应用ADAMS中的Insight模块对中间支承的径向刚度与轴向刚度进行了试验设计，得到了设计变量对整车主要NVH性能指标的敏感程度。

3) 基于以上分析对中间支承径向与轴向刚度进行了优化，最终得到了该车中间支承刚度过小，需要适度增大其径向刚度及轴向刚度的结论。

从调查结果可以看出中，小型推土机基本呈淘汰趋向，大型推土机是发展方向，但大型推土机运行成本高、进场费用高等因素基本无法运用于基层中、小型水土保持工程建设中，基层水土保持工程建设中基本已用装载机、挖掘机、压路机等机械替代完成。

参考文献

[1] 刘 猛, 陆嘉敏, 鲁统利. 基于刚柔混合模型的动力传动系振动特性分析[J]. 传动技术, 2017, 31(3):3-8.

[2] 胡乃杰, 黄 波. 微车用传动轴中间支撑的刚度分析与改进[J]. 机床与液压, 2011, 39(18):18-19.

[3] 陈 静, 陈晓梅, 魏德永. 重型汽车传动轴模态分析与中间支撑刚度设计研究[J]. 汽车技术, 2014(1):7-10.

[4] 魏春梅, 胡锦帆, 续西安,等. 汽车传动轴中间支承的减振设计[J]. 机械设计与制造, 2015(11):42-45.

[5] 李 军. ADAMS实例教程[M]. 北京理工大学出版社, 2002.

[6] Lv Y. Simulation Analyses of Four-Wheel Front Wheel Drive Chassis of Front Axle Swing Steering Based on ADAMS[J]. Agricultural Technology & Equipment, 2016.