基于Matlab和iSight动力总成悬置系统优化设计攻略

导读：关于悬置系统优化的论文网上非常多，这里就给大家总结一下。国外论文也做了一些如表1所示的总结：

图1 悬置仿真项目表

一、动力总成悬置系统优化设计

基于总动反力最小的悬置系统优化，代表文章有周冠南的《基于总传递力最小的发动机悬置系统优化设计》，要使动反力小，那就得刚度降低，因此在用这种优化方法的时候，需要增加一个约束条件，保持悬置的下压量不能超过6毫米，从而保证悬置满足耐久性要求。这种优化方法的优化目标除了模态和解耦率之外要加上以下两个公式：

基于输出振动能量最小的悬置优化设计方法,是以传递到车身功率流最小为目标，建立了考虑车身弹性的动力总成、悬置和车身的十五自由度耦合模型，根据实验测得的悬置点间导纳函数以及通过实验测试辨 识得到的动力总成质心等效激励力，计算悬置到车身传递的功率流大小。其优化目标函数为在50Hz~200Hz这一频段内的总传递功率流。代表文章有王田修等的《汽车发动机悬置安装点最佳位置的优化研究》。

基于输出振动力最小的悬置系统优化，是通过整车测试辨识得到的对应工况发动机激振力作为输入，以输出振动力最小为优化目标，来对悬置系统进行相应的优化设计，得到满足要求的各悬置刚度值;这种方法需要事先识别发动机激振力。

基于动力总成位移及转角响应最小的悬置系统优化，代表文章有本人的《基于动力总成质心位移及转角控制的悬置系统优化设计》一文，输入的激励可以是路面的激励也可以是加载在动力总成质心位置处的扭矩值。优化目标是在常规的频率和解耦率之外还要求动力总成质心位移和角位移最小。

图2发动机激励原理图

当然还有还可以进行怠速抖动优化以及路面抖动优化，这些不同的优化方法得到的刚度值，最好是再进行动力总成质心位移和转角的响应计算后再优中选优。

图3 动力总成位移响应计算

由于以上这些优化获得的悬置刚度都是在确定性优化下获得的，实际使用过程中，还要考虑制造偏差或者装配偏差的情况下的系统稳健性问题，那就得再完成稳健性计算和优化了，这部分内容可以参见本人的文章《基于6σ方法的动力总成悬置系统稳健性优化设计》。

当然还有一些粒子群优化、不确定性优化、遗传算法优化之类，其实和上面的内容差不了多少，可能就是改换了名字，故作玄虚而已。

二、基于MATLAB+ISIGHT的悬置系统优化设计

以上优化还可以在整车16自由度下进行。只是这些优化在ADAMS这些大型通用仿真软件上实现非常不容易，建议用MATLAB编程结合Isight中的优化算法来进行。

图4 MATLAB程序

基于MATLAB+ISIGHT的悬置系统优化设计我录制了一套视频课程上传到仿真秀知识服务平台。

有了这套课程再搭配ADAMS或者ABAQUS课程，再加上悬置支架分析的课程，基本上就可以独立进行悬置系统的正向开发了。

我的ADAMS汽车NVH悬置系统设计开发攻略

基于Abaqus汽车悬置系统高频隔振性能分析

通过学习用户可以Get如下技能：

了解悬置优化分析项目

学会用MATLAB编制悬置系统解耦程序

学会MATLAB悬置优化程序编制集成ISIGHT后进行优化设置

学会基于MATLAB+Isight的悬置系统敏感性(DOE)分析

学会基于MATLAB+Isight的悬置系统稳健性分析和优化

学会基于MATLAB+Isight的总传递力最小的悬置系统优化设计

学会基于Matlab+isight的悬置系统路面激励振动( Road Shake )优化设计

学会基于Matlab+isight的悬置系统KEYON/KEY OFF 优化设计

它适合以下人员学习：

理工科院校学生

CAE分析工程师

NVH工程师

悬置系统设计工程师

三、课程大纲详解本系列课的主要内容如下：第一节：悬置优化分析项目介绍

1、悬置优化分析项目(传统车/混动车)

2、悬置优化分析项目(纯电车)

3、优化分析能力介绍第二节：Matlab悬置解耦及优化程序编制

1、理论基础

2、悬置解耦程序编制过程讲解

3、悬置解耦计算案例第三节：Matlab优化程序编制及优化案例

1、ISIGHT优化算法介绍

2、悬置优化程序编制讲解

3、优化设置

刚度为优化变量设置

角度优化变量设置

位置优化变量设置

优化权重设置

4、查看优化结果

5、不同优化算法的讨论

多岛遗传产算法

NSGⅡ算法

图5 程序编制理论基础

第四节：基于MATLAB+Isight的悬置系统敏感性(DOE)分析

1、敏感性分析的意义

2、敏感性分析设置

设计方法定义

刚度因子设置

刚度敏感性分析

位置因子设置

位置敏感性分析

3、敏感性分析结果处理及解读

图6 绕曲轴模态刚度敏感性分析

第五节：基于MATLAB+Isight的悬置系统稳健性分析和优化

1、稳健性分析的意义

2、稳健性分析的设置

刚度分析设置

位置分析设置

3、稳健性分析结果解读

4、稳健性优化

稳健性优化设置

优化结果解读

5、Mote carlo分析

图7 Mote carlo分析结果

第六节：基于总传递力最小的悬置系统优化设计

1、传统优化设计方法的缺陷

2、总传递力最小理论基础

3、MATLAB程序编写

最小动反力程序段编制 ，

悬置位移计算程序段编制

4、基于总传递力最小的悬置系统优化

输出变量设置

约束变量设置

目标变量设置

5、 优化结果验证

第七节：基于Matlab+isight的悬置系统路面激励振动( Road Shake )优化设计

1、传统优化设计方法的缺陷

2、Road Shake优化的理论基础

3、MATLAB程序编写

路面激励工况程序段编制

4、基于Road Shake悬置系统优化

输出变量设置

约束变量设置

目标变量设置

5、 优化结果验证

图8 RODA SHAKE分析

第八节：基于Matlab+isight的悬置系统启停(Keyon/off)优化设计

1、传统优化设计方法的缺陷

2、KEY on/off优化的理论基础

3、KEY on/off程序编写

启停工况程序段编制

4、基于启停(Keyon/offf)悬置系统优化

输入变量设置(刚度变量/角度变量/位置变量)

输出变量设置(频率/解耦率)

目标变量设置(加速度和角加速度)

优化权重设置

5、 优化结果查看

6、方案验证

Keyon/off优化案例：

图9 优化前结果

图10优化后结果

显然优化刚度后动力总成质心位移和加速度下降明显，相应的三个悬置支反力也下降了。好了，就写到这里。

审核编辑：汤梓红