基于多目标拓扑优化的电动汽车变速器噪声分析与优化

来源 :河北工业大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:dashiliangzeyi
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近年来,随着电动汽车产业的进步,顾客对其振动与噪声的水平要求越发严格,电动汽车全新的结构带来了新的NVH问题。因此对电动汽车振动与噪声的研究具有重大意义。本文以某款自主品牌电动汽车搭载的四挡自动机械变速器为研究对象,开展变速器振动与噪声优化工作,进行了以下研究。开展电动汽车整车噪声测试研究。应用阶次谱分析方法对加速工况和匀速工况下电动汽车电机和变速器噪声对车内噪声的影响进行分析,确定了振动噪声严重的挡位工况和影响车内噪声水平的主要零部件,从源头上为改善电动汽车车内噪声水平提供了数据支撑。开展在半消声室中变速器振动与噪声台架实验研究。根据行业标准设计变速器振动与噪声台架实验,通过频谱分析的方法对测得的常用工况振动和噪声信号进行了识别分析。分析了变速器振动与噪声的特点,明确了变速器产生噪声的主要挡位工况和位置,为后续的变速器的仿真和优化提供了依据。开展变速器的模态和频率响应仿真研究。分别通过实验和CAE仿真得到变速器壳体的实验模态和仿真模态,通过对比实验模态和仿真模态各阶次模态频率及振型的误差以验证精度。在变速器前部选取参考点,将变速器四个轴承座处振动加速度作为激励并对变速器有限元模型施加约束和载荷,使用有限元软件Radioss进行振动频率响应仿真分析,得到变速器壳体整体振动频率云图和参考点处加速度频率响应曲线。开展变速器壳体多目标拓扑优化研究。通过对变速器振动频率响应仿真结果的分析,以振动峰值作为拓扑优化的子目标,通过多目标函数将多个子目标关联起来形成总目标函数。根据各个主要峰值频率振动的云图分布并且结合壳体铸造工艺的可实施性来确定设计区域。根据多目标拓扑优化结果对变速器壳体模型进行改进,对优化后变速器壳体进行3D打印得到新的变速器壳体,并与齿轮系统进行装配后进行振动噪声实验,与优化前变速器噪声进行对比,优化后该工况变速器参考点处振动加速度下降了1.6m/s2,噪声下降了2.2d B,具有较好的优化效果。
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