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汽車?yán)鋮s模塊引起方向盤(pán)抖動(dòng)的穩(wěn)健性預(yù)估及優(yōu)化方法與流程

文檔序號(hào):11654538閱讀:380來(lái)源:國(guó)知局

本發(fā)明屬于汽車nvh技術(shù)領(lǐng)域,具體涉及一種汽車?yán)鋮s模塊引起方向盤(pán)抖動(dòng)的穩(wěn)健性預(yù)估及優(yōu)化方法。



背景技術(shù):

汽車?yán)鋮s模塊包括冷凝器、散熱器、風(fēng)扇及中冷器,分別對(duì)空調(diào)系統(tǒng)、發(fā)動(dòng)機(jī)、變速箱及進(jìn)氣系統(tǒng)進(jìn)行熱交換的作用。冷卻模塊通過(guò)四個(gè)隔振墊安裝在機(jī)艙前端模塊上,由于風(fēng)扇轉(zhuǎn)子不平衡量的存在,冷卻模塊系統(tǒng)受到風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)的周期性激勵(lì),振動(dòng)通過(guò)冷卻模塊系統(tǒng)、隔振墊、前端模塊、縱梁、前壁板、側(cè)圍、地板等路徑傳遞到方向盤(pán)上,方向盤(pán)振動(dòng)水平常常作為整車nvh性能評(píng)價(jià)的一個(gè)重要指標(biāo)。

目前,在計(jì)算機(jī)仿真領(lǐng)域,方向盤(pán)振動(dòng)水平通常采用整車振動(dòng)傳遞函數(shù)進(jìn)行評(píng)估,該方法對(duì)隔振墊的被動(dòng)側(cè)安裝支架上施加整車坐標(biāo)下xyz三個(gè)方向的單位力,然后求解方向盤(pán)上的加速度響應(yīng)。但該方法存在以下缺點(diǎn):

(a)整車nvh分析模型中冷卻模塊以質(zhì)量質(zhì)心模型簡(jiǎn)化,沒(méi)有建立詳細(xì)模型;

(b)該方法評(píng)價(jià)的是靈敏度,不能得到在實(shí)際激勵(lì)下方向盤(pán)的加速度響應(yīng);

(c)該方法無(wú)法考慮風(fēng)扇轉(zhuǎn)子不平衡量波動(dòng)、隔振墊剛度波動(dòng)及生產(chǎn)制造公差等不確定因素。

因此,有必要開(kāi)發(fā)一種新的汽車?yán)鋮s模塊引起方向盤(pán)抖動(dòng)的穩(wěn)健性預(yù)估及優(yōu)化方法。



技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:

本發(fā)明的目的是提供一種汽車?yán)鋮s模塊引起方向盤(pán)抖動(dòng)的穩(wěn)健性預(yù)估及優(yōu)化方法,它能更加準(zhǔn)確評(píng)估冷卻模塊的nvh性能,并能找到滿足6sigma質(zhì)量控制要求的優(yōu)化方案。

本發(fā)明所述的汽車?yán)鋮s模塊引起方向盤(pán)抖動(dòng)的穩(wěn)健性預(yù)估及優(yōu)化方法,包括以下步驟:

a.問(wèn)題識(shí)別及p圖分析

根據(jù)客戶問(wèn)題反饋和試驗(yàn)測(cè)試數(shù)據(jù),分析得到冷卻模塊風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)是引起方向盤(pán)抖動(dòng)過(guò)大的主要原因;

對(duì)冷卻模塊風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)引起方向盤(pán)抖動(dòng)的問(wèn)題進(jìn)行p圖分析,確定問(wèn)題的三個(gè)輸入狀態(tài)與兩個(gè)輸出狀態(tài),得出冷卻模塊引起方向盤(pán)抖動(dòng)的相關(guān)參數(shù),其中:三個(gè)輸入狀態(tài)分別是輸入信號(hào)、控制因子和噪聲因子,兩個(gè)輸出狀態(tài)分別是理想狀態(tài)和失效狀態(tài);

b.doe分析

搭建冷卻模塊詳細(xì)模型下的整車nvh仿真模型,對(duì)冷卻模塊引起方向盤(pán)抖動(dòng)的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行參數(shù)化,采用正交試驗(yàn)方法進(jìn)行doe矩陣設(shè)計(jì),生成并批量計(jì)算doe樣本點(diǎn),進(jìn)行試驗(yàn)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)挖掘,并基于數(shù)據(jù)挖掘結(jié)果進(jìn)行貢獻(xiàn)量及相關(guān)性分析,找出影響方向盤(pán)加速度響應(yīng)的主要影響因素;

c.近似模型搭建及精度驗(yàn)證

基于doe樣本點(diǎn)采用徑向基函數(shù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法構(gòu)造近似模型,并對(duì)近似模型的精度進(jìn)行驗(yàn)證,當(dāng)近似模型的精度低于a%時(shí),則增加doe樣本點(diǎn)進(jìn)行近似模型重構(gòu),直到近似模型的精度大于a%;

d.蒙特卡羅分析

基于近似模型采用描述性抽樣方法進(jìn)行模擬,確定設(shè)計(jì)參數(shù)分布規(guī)律,建立蒙特卡羅分析模型,求得方向盤(pán)上加速度的響應(yīng)分布,對(duì)方向盤(pán)加速度響應(yīng)分布進(jìn)行識(shí)別確定其分布規(guī)律;

e.6sigma穩(wěn)健性分析

基于蒙特卡羅方法進(jìn)行6sigma穩(wěn)健性分析,評(píng)估方向盤(pán)各方向加速度響應(yīng)6sigma水平、6sigma曲線及性能目標(biāo)達(dá)成的可靠性;

f.6sigma穩(wěn)健性設(shè)計(jì)優(yōu)化

采用自適應(yīng)模擬退火法建立6sigma穩(wěn)健性優(yōu)化模型,定義6sigma穩(wěn)健性優(yōu)化模型的三要素:設(shè)計(jì)變量、約束條件、優(yōu)化目標(biāo),得到數(shù)個(gè)優(yōu)化方案,根據(jù)設(shè)計(jì)、制造可行性因素選出滿足工程需求的優(yōu)化方案;

g.重點(diǎn)關(guān)注區(qū)域蒙特卡羅分析

g1、基于穩(wěn)健性優(yōu)化方案參數(shù)附近進(jìn)行蒙特卡羅分析抽樣產(chǎn)生doe設(shè)計(jì)矩陣,生成新增doe樣本點(diǎn),再重構(gòu)近似模型并進(jìn)行精度驗(yàn)證,當(dāng)近似模型的精度低于b%時(shí),則需要增加doe樣本點(diǎn),再進(jìn)行近似模型重構(gòu),當(dāng)近似模型的精度大于b%,則進(jìn)入步驟g2;

g2、對(duì)近似模型進(jìn)行6sigma穩(wěn)健性優(yōu)化,并將確定的優(yōu)化方案參數(shù)代入整車nvh分析模型分析,驗(yàn)證優(yōu)化后的方向盤(pán)抖動(dòng)相對(duì)于優(yōu)化前是否有明顯改善,若改善不明顯,則再重復(fù)執(zhí)行步驟g1到步驟g2,若明顯改善,則進(jìn)入步驟h;

h.優(yōu)化方案試驗(yàn)驗(yàn)證

采用優(yōu)化方案參數(shù)進(jìn)行樣件試制,并在實(shí)車上進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證。

所述輸入信號(hào)為風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)激勵(lì);

所述控制因子為冷卻模塊系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、隔振墊的設(shè)計(jì)剛度和風(fēng)扇不平衡量的上限值;

所述噪聲因子為隔振墊剛度波動(dòng)、風(fēng)扇不平衡量波動(dòng)、風(fēng)扇殼體及轉(zhuǎn)子剛度波動(dòng)和機(jī)艙結(jié)構(gòu)剛度波動(dòng);

所述理想狀態(tài)為方向盤(pán)振動(dòng)無(wú)明顯感知;

所述失效狀態(tài)為方向盤(pán)振動(dòng)明顯;

所述a%為85%~100%中的任意值;

所述b%為90%~100%中的任意值。

本發(fā)明的有益效果:本方法能夠精確地模擬冷卻模塊在風(fēng)扇轉(zhuǎn)子不平衡量波動(dòng)、隔振墊剛度波動(dòng)及生產(chǎn)制造公差下,分析得到方向盤(pán)的實(shí)際加速度的響應(yīng)分布規(guī)律,并進(jìn)行6sigma穩(wěn)健性評(píng)估及設(shè)計(jì)優(yōu)化。在新產(chǎn)品的研發(fā)過(guò)程中該方法能對(duì)冷卻模塊的nvh性能進(jìn)行有效的把控;該方法成本低、效率高,能夠有效地縮短新產(chǎn)品研發(fā)周期,提高了整車性能開(kāi)發(fā)品質(zhì),改善了用戶的nvh性能體驗(yàn)。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的流程圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。

如圖1所示的汽車?yán)鋮s模塊引起方向盤(pán)抖動(dòng)的穩(wěn)健性預(yù)估及優(yōu)化方法,包括以下步驟:

a.問(wèn)題識(shí)別及p圖分析

問(wèn)題識(shí)別:根據(jù)客戶問(wèn)題反饋和試驗(yàn)測(cè)試數(shù)據(jù),分析得到冷卻模塊風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)是引起方向盤(pán)抖動(dòng)過(guò)大的主要原因。

p圖分析:對(duì)冷卻模塊風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)引起方向盤(pán)抖動(dòng)的問(wèn)題進(jìn)行p圖分析,確定問(wèn)題的三個(gè)輸入狀態(tài)與兩個(gè)輸出狀態(tài),得出冷卻模塊引起方向盤(pán)抖動(dòng)的相關(guān)參數(shù),其中:三個(gè)輸入狀態(tài)分別是輸入信號(hào)、控制因子和噪聲因子,兩個(gè)輸出狀態(tài)分別是理想狀態(tài)和失效狀態(tài)。輸入信號(hào):風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)激勵(lì);控制因子:冷卻模塊系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、隔振墊的設(shè)計(jì)剛度和風(fēng)扇不平衡量的上限值;噪聲因子:隔振墊剛度波動(dòng)、風(fēng)扇不平衡量波動(dòng)、風(fēng)扇殼體及轉(zhuǎn)子剛度波動(dòng)和機(jī)艙結(jié)構(gòu)剛度波動(dòng);理想狀態(tài):方向盤(pán)振動(dòng)無(wú)明顯感知;失效狀態(tài):方向盤(pán)振動(dòng)明顯。

b.doe分析

建立整車nvh仿真模型:建立冷卻模塊詳細(xì)有限元模型,激勵(lì)為風(fēng)扇不平衡量上限為30g.mm,加載位置為風(fēng)扇軸心處,進(jìn)而搭建冷卻模型詳細(xì)模型下的整車nvh仿真模型,分析得到方向盤(pán)上的加速度響應(yīng)。

doe(即試驗(yàn)設(shè)計(jì))分析(包括參數(shù)化、doe矩陣、doe樣本點(diǎn)批量計(jì)算、方向盤(pán)加速度響應(yīng)批量提取以及數(shù)據(jù)挖掘):

應(yīng)用isight軟件中dataexchanger工具對(duì)冷卻模塊引起方向盤(pán)抖動(dòng)的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行參數(shù)化,主要包括風(fēng)扇不平衡量、隔振墊剛度及機(jī)艙縱梁剛度等13個(gè)設(shè)計(jì)變量,為保證試驗(yàn)設(shè)計(jì)水平的整齊可比性及后期近似模型的精度,采用正交試驗(yàn)方法進(jìn)行doe矩陣設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)矩陣為13因素4水平,試驗(yàn)次數(shù)為64。doe樣本點(diǎn)生成:a.應(yīng)用isight軟件中doe進(jìn)行矩陣設(shè)計(jì),產(chǎn)生64個(gè)doe樣本點(diǎn)對(duì)應(yīng)的仿真模型;b.應(yīng)用isight軟件中l(wèi)oop循環(huán)批量計(jì)算功能,求解64個(gè)doe樣本點(diǎn)結(jié)果;c.應(yīng)用isight軟件中dataexchanger對(duì)方向盤(pán)上加速度響應(yīng)進(jìn)行參數(shù)化,并進(jìn)行加速度響應(yīng)結(jié)果的批量提??;d.數(shù)據(jù)挖掘,基于數(shù)據(jù)挖掘的結(jié)果進(jìn)行貢獻(xiàn)量及相關(guān)性分析,找到了影響方向盤(pán)加速度響應(yīng)的主要影響因素,即為風(fēng)扇不平衡量、隔振墊主方向剛度等。

c.近似模型搭建及精度驗(yàn)證

近似模型搭建:基于doe樣本點(diǎn)采用徑向基函數(shù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法構(gòu)造近似模型。

精度驗(yàn)證:對(duì)近似模型進(jìn)行精度驗(yàn)證,若精度不滿足要求(比如:近似模型的精度低于85%)時(shí),則需要增加doe樣本點(diǎn),再進(jìn)行近似模型的重構(gòu),直到近似模型的精度大于85%,若近似模型的精度滿足要求(即近似模型的精度大于85%)時(shí),則進(jìn)行蒙特卡羅分析。

d.蒙特卡羅分析(包括抽樣方法、定義輸入?yún)?shù)分布、方向盤(pán)加速度響應(yīng)分布和參數(shù)波動(dòng)靈敏度分析):

蒙特卡羅分析基于近似模型采用描述性抽樣方法進(jìn)行模擬,模擬抽樣點(diǎn)數(shù)為300。輸入?yún)?shù)分布規(guī)律定義:a.首先通過(guò)試驗(yàn)測(cè)試得到200組風(fēng)扇的不平衡量,利用spss軟件進(jìn)行ks檢驗(yàn),確定分布規(guī)律為正態(tài)分布,其均值為15,標(biāo)準(zhǔn)差為6;b.考慮隔振墊剛度波動(dòng)30%,考慮制造公差,縱梁及風(fēng)扇剛度波動(dòng)1%,根據(jù)經(jīng)驗(yàn)假設(shè)隔振墊剛度、縱梁及風(fēng)扇剛度滿足正態(tài)分布,由此可得隔振墊剛度的變異系數(shù)為0.05,縱梁及風(fēng)扇剛度的變異系數(shù)為0.0017,標(biāo)準(zhǔn)差為對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)值與變異系數(shù)的乘積。由此基于近似模型求得方向盤(pán)加速度的響應(yīng)分布,對(duì)方向盤(pán)加速度響應(yīng)分布進(jìn)行識(shí)別并確定了響應(yīng)滿足正態(tài)分布;對(duì)參數(shù)波動(dòng)進(jìn)行靈敏度分析,得到方向盤(pán)上加速度響應(yīng)對(duì)風(fēng)扇不平衡量的波動(dòng)最敏感。

e.6sigma穩(wěn)健性分析(包括方向盤(pán)各方向加速度響應(yīng)sigma水平和方向盤(pán)各方向加速度響應(yīng)6sigma曲線):

基于蒙特卡羅方法進(jìn)行6sigma穩(wěn)健性分析,評(píng)估方向盤(pán)各方向加速度響應(yīng)的6sigma水平、6sigma曲線及性能目標(biāo)達(dá)成的可靠性。

f.6sigma穩(wěn)健性設(shè)計(jì)優(yōu)化(包括優(yōu)化方法選擇、建立優(yōu)化模型和優(yōu)化方案確定):

采用自適應(yīng)模擬退火法建立6sigma穩(wěn)健性優(yōu)化模型,定義優(yōu)化模型三要素:設(shè)計(jì)變量、約束條件、優(yōu)化目標(biāo),得到數(shù)個(gè)優(yōu)化方案,根據(jù)設(shè)計(jì)、制造可行性因素選出滿足工程需求的優(yōu)化方案;

g.重點(diǎn)關(guān)注區(qū)域蒙特卡羅分析

g1、基于穩(wěn)健性優(yōu)化方案參數(shù)附近進(jìn)行蒙特卡羅分析抽樣產(chǎn)生doe設(shè)計(jì)矩陣,采用doe分析的方案進(jìn)行求解,生成新增doe樣本點(diǎn),然后再重構(gòu)doe矩陣及響應(yīng)矩陣?;谥貥?gòu)的doe設(shè)計(jì)矩陣及響應(yīng)矩陣搭建新的近似模型,并進(jìn)行近似模型精度驗(yàn)證,當(dāng)近似模型的精度低于b%(比如90%)時(shí),則需要增加doe樣本點(diǎn),再進(jìn)行近似模型重構(gòu),當(dāng)近似模型的精度大于b%,則進(jìn)入步驟g2。

g2、對(duì)近似模型進(jìn)行6sigma穩(wěn)健性優(yōu)化(即采用自適應(yīng)模擬退火法建立6sigma穩(wěn)健性優(yōu)化模型,定義優(yōu)化模型三要素:設(shè)計(jì)變量、約束條件、優(yōu)化目標(biāo),得到數(shù)個(gè)優(yōu)化方案,根據(jù)設(shè)計(jì)、制造可行性因素選出滿足工程需求的優(yōu)化方案。),并將確定的優(yōu)化方案參數(shù)代入整車nvh分析模型分析,驗(yàn)證優(yōu)化后的方向盤(pán)抖動(dòng)相對(duì)于優(yōu)化前是否有明顯改善,若改善不明顯,則再重復(fù)執(zhí)行步驟g1到步驟g2,若明顯改善,則進(jìn)入步驟h;

h.優(yōu)化方案試驗(yàn)驗(yàn)證

采用優(yōu)化方案參數(shù)進(jìn)行樣件試制,并在實(shí)車上進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證。

本發(fā)明中,所述a%為85%~100%中的任意值;所述b%為90%~100%中的任意值。

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