某乘用车空气滤清器振动可靠性研究【字数：20844】
摘 要“某乘用车空气滤清器振动可靠性研究”是为了开展汽车空气滤清器的道路模拟试验而进行的研究，是在试验室里面借助试验设备较真实的模拟某乘用车空气滤清器在实际道路试验之中的工况。在该振动试验中，夹具是非常重要的组成部分，它的作用是将振动台所发出的振动尽可能不失真地传递给样品，即空气滤清器。振动试验的成败绝大部分会取决于夹具性能设计的好坏，因此，设计一个合格的夹具是本次试验的重中之重。本试验体系是对发动机空气滤清器的整体移植，为了实现工况的还原，需要空气滤清器处于正常工作的状态下，并按照道路路面谱信号给予一定的频率以及加速度的振动激励。 在总结国内外振动试验发展现状的基础上，根据振动试验的实际需求，考虑夹具系统的几何模型时基于发动机布置、激励强度和避免共振频率等因素建立的。在此基础上，本课题建立了以结构质量和频率响应特性为目标函数的优化模型，优化了夹具系统。基于优化结果，对夹具系统进行了重新设计，以得到动态特性、静态特性和最优结构。为了测量夹具的传递特性，可以在夹具的分析测试中选择数字信号处理技术，以验证夹具对设计要求和振动测试要求的满足程度。根据对比试验和有限元分析的结果，得出设计模型与实际夹具之间的误差并加以修正。将修正参数后制造的夹具应用于试验中进行测试，评价所设计夹具对试验的效率、灵活性以及准确性的改进效果，为夹具动态设计提供了有效的参考。
目 录
1. 绪论 1
1.1 课题来源、研究目的及意义 1
1.2 国内外发展现状 1
1.2.1 振动可靠性 2
1.2.2 综合环境试验 3
1.2.3 汽车零部件可靠性 3
1.3 论文主要内容 4
2. 汽车零部件综合环境试验理论基础 5
2.1 随机信号分析理论 5
2.1.1 随机过程的主要表征参数 5
2.1.2 相关性分析 6
2.1.3 频域分析 7
2.2 随机信号生成原理 8
2.3 频谱均衡 8
2.3.1 非参数模型辨识方法 8
2.3.2 参数模型辨识方法 9
2.4 功率谱密度估计 9
2.5 本章小结 10
3. *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
汽车空气滤清器综合环境可靠性试验系统工作原理 11
3.1 汽车空气滤清器振动可靠性试验系统的概述 11
3.2 试验系统工作原理 11
3.2.1 振动控制系统 11
3.2.2 在线监测系统 12
3.2.3 振动机械系统 13
3.2.4 环境控制系统 13
3.3 本章小结 14
4. 夹具系统总体设计 15
4.1 振动夹具设计要求及设计流程 15
4.1.1 振动夹具设计的概述 15
4.1.2 振动夹具设计要求及设计流程 15
4.2 模型建立 17
4.2.1 理论模型 17
4.2.2 实验模型 19
4.3 系统参数核算 20
4.4 缺陷控制 21
4.5 夹具结构动态设计 22
4.5.1 材料选择 23
4.5.2 动态参数范围 23
4.5.3 有限元分析 24
4.5.4 频响分析 26
4.6 本章小结 35
5. 汽车空气滤清器振动可靠性试验 37
5.1 试验条件 37
5.2 结构分析 40
5.3 结论 52
6. 总结与展望 53
6.1 全文总结 53
6.2 研究展望 54
结 语 55
参考文献 56
致 谢 57
1. 绪论
1.1 课题来源、研究目的及意义
本课题来源于本校毕业设计课题《某乘用车空气滤清器振动可靠性研究》，本文主要包括内容有该项目中汽车空气滤清器振动可靠性试验以及夹具设计部分。本项目采用随机信号理论分析、有限元分析以及频响分析，在试验台上根据模拟路面振动，从而完成了汽车空气滤清器振动可靠性试验。该试验体系的本质是在试验室中实现现行汽车空气滤清器振动可靠性的道路试验。为了可以实时对汽车空气滤清器的振动可靠性进行动态检测，该试验可以根据实际采集的道路路面谱激励振动台来实现汽车空气滤清器的重要性能。
其目的是借助试验室中的试验设备来真实反映模拟汽车空气滤清器在道路中所遇到的实际工况，为了评价汽车空气滤清器的可靠性研究，可以对空气滤清器及其部件的振动可靠性进行审核。
振动试验结果的准确性与设计夹具的性能密切相关。为了保证夹具在试验中有更好的传递特性，能更好地将频率传递给样品，因此，夹具的固有频率、结构刚度和强度还有在夹具设计中其他的动态特性也格外重要。
本文的研究目的是优化夹具的各项设计参数，在夹具的测试过程应用随机信号的处理方法，从而进一步来提高试验的准确性和可靠性，提升夹具设计的质量和设计的效率，使夹具能够更好地服务于试验。
1.2 国内外发展现状
随着私家车的购买量迅速提高，人们越来越重视汽车各部件的性能和质量。因为汽车在行驶的过程中是一个动态的过程，但是在这过程之中影响汽车性能的主要因素是振动，因此，为了测试汽车空气滤清器在振动下的性能，汽车空气滤清器的可靠性试验主要针对振动。国外汽车制造商有自己的可靠性试验系统，而且技术相对成熟。目前，我国国内有很少拥有自己的汽车可靠性试验设备的小型汽车企业，仅有少数大型企业拥有属于自己的设备，但是这些试验设备仅仅能完成一些比较简单的试验，并且对于试验数据的处理能力不足。本课题就是针对汽车空气滤清器进行振动可靠性试验，在设计振动夹具方面，国内还并没有形成很成熟的方法，现在存在的理论也不是很完善，这些现有的方法和理论还不能够满足现代夹具设计的要求，所以，在这一方面应该进一步的探讨和研究。
在国内，一开始在航天事业不断发展，渐渐开始了振动试验以及振动夹具设计的研究。到1960年之后，国内的一些科研人员为了满足航天产品振动试验的需求开始开发振动试验系统。后面到了1990年之后，国内的科研工作者终于成功研制出了三综合试验振动台系统。但时作为振动实验重要内容之一的夹具设计在当时并没有引起设计者的足够重视，并且缺乏先进的设计思想和方法。振动试验夹具的设计有经验法和“邓柯莱法”两种方法，以下分别介绍这两种方法的优缺点。
经验法在曾经的夹具设计过程中时经常会被高频率使用，按照设计要求设计者可以设计出方案，为了设计加工夹具可以用于进行试验，可以与相关的理论方法相结合进行分析与验证。若设计的夹具达不到要求，将进行修正，直到达到设计要求。但经验法的弊端在于设计周期长，设计时会产生盲目性，且设计时没有系统的设计想法和方法。
目 录
1. 绪论 1
1.1 课题来源、研究目的及意义 1
1.2 国内外发展现状 1
1.2.1 振动可靠性 2
1.2.2 综合环境试验 3
1.2.3 汽车零部件可靠性 3
1.3 论文主要内容 4
2. 汽车零部件综合环境试验理论基础 5
2.1 随机信号分析理论 5
2.1.1 随机过程的主要表征参数 5
2.1.2 相关性分析 6
2.1.3 频域分析 7
2.2 随机信号生成原理 8
2.3 频谱均衡 8
2.3.1 非参数模型辨识方法 8
2.3.2 参数模型辨识方法 9
2.4 功率谱密度估计 9
2.5 本章小结 10
3. *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
汽车空气滤清器综合环境可靠性试验系统工作原理 11
3.1 汽车空气滤清器振动可靠性试验系统的概述 11
3.2 试验系统工作原理 11
3.2.1 振动控制系统 11
3.2.2 在线监测系统 12
3.2.3 振动机械系统 13
3.2.4 环境控制系统 13
3.3 本章小结 14
4. 夹具系统总体设计 15
4.1 振动夹具设计要求及设计流程 15
4.1.1 振动夹具设计的概述 15
4.1.2 振动夹具设计要求及设计流程 15
4.2 模型建立 17
4.2.1 理论模型 17
4.2.2 实验模型 19
4.3 系统参数核算 20
4.4 缺陷控制 21
4.5 夹具结构动态设计 22
4.5.1 材料选择 23
4.5.2 动态参数范围 23
4.5.3 有限元分析 24
4.5.4 频响分析 26
4.6 本章小结 35
5. 汽车空气滤清器振动可靠性试验 37
5.1 试验条件 37
5.2 结构分析 40
5.3 结论 52
6. 总结与展望 53
6.1 全文总结 53
6.2 研究展望 54
结 语 55
参考文献 56
致 谢 57
1. 绪论
1.1 课题来源、研究目的及意义
本课题来源于本校毕业设计课题《某乘用车空气滤清器振动可靠性研究》，本文主要包括内容有该项目中汽车空气滤清器振动可靠性试验以及夹具设计部分。本项目采用随机信号理论分析、有限元分析以及频响分析，在试验台上根据模拟路面振动，从而完成了汽车空气滤清器振动可靠性试验。该试验体系的本质是在试验室中实现现行汽车空气滤清器振动可靠性的道路试验。为了可以实时对汽车空气滤清器的振动可靠性进行动态检测，该试验可以根据实际采集的道路路面谱激励振动台来实现汽车空气滤清器的重要性能。
其目的是借助试验室中的试验设备来真实反映模拟汽车空气滤清器在道路中所遇到的实际工况，为了评价汽车空气滤清器的可靠性研究，可以对空气滤清器及其部件的振动可靠性进行审核。
振动试验结果的准确性与设计夹具的性能密切相关。为了保证夹具在试验中有更好的传递特性，能更好地将频率传递给样品，因此，夹具的固有频率、结构刚度和强度还有在夹具设计中其他的动态特性也格外重要。
本文的研究目的是优化夹具的各项设计参数，在夹具的测试过程应用随机信号的处理方法，从而进一步来提高试验的准确性和可靠性，提升夹具设计的质量和设计的效率，使夹具能够更好地服务于试验。
1.2 国内外发展现状
随着私家车的购买量迅速提高，人们越来越重视汽车各部件的性能和质量。因为汽车在行驶的过程中是一个动态的过程，但是在这过程之中影响汽车性能的主要因素是振动，因此，为了测试汽车空气滤清器在振动下的性能，汽车空气滤清器的可靠性试验主要针对振动。国外汽车制造商有自己的可靠性试验系统，而且技术相对成熟。目前，我国国内有很少拥有自己的汽车可靠性试验设备的小型汽车企业，仅有少数大型企业拥有属于自己的设备，但是这些试验设备仅仅能完成一些比较简单的试验，并且对于试验数据的处理能力不足。本课题就是针对汽车空气滤清器进行振动可靠性试验，在设计振动夹具方面，国内还并没有形成很成熟的方法，现在存在的理论也不是很完善，这些现有的方法和理论还不能够满足现代夹具设计的要求，所以，在这一方面应该进一步的探讨和研究。
在国内，一开始在航天事业不断发展，渐渐开始了振动试验以及振动夹具设计的研究。到1960年之后，国内的一些科研人员为了满足航天产品振动试验的需求开始开发振动试验系统。后面到了1990年之后，国内的科研工作者终于成功研制出了三综合试验振动台系统。但时作为振动实验重要内容之一的夹具设计在当时并没有引起设计者的足够重视，并且缺乏先进的设计思想和方法。振动试验夹具的设计有经验法和“邓柯莱法”两种方法，以下分别介绍这两种方法的优缺点。
经验法在曾经的夹具设计过程中时经常会被高频率使用，按照设计要求设计者可以设计出方案，为了设计加工夹具可以用于进行试验，可以与相关的理论方法相结合进行分析与验证。若设计的夹具达不到要求，将进行修正，直到达到设计要求。但经验法的弊端在于设计周期长，设计时会产生盲目性，且设计时没有系统的设计想法和方法。
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