动刚度分析在转向系统动态特性研究中的应用.pdf

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1、机械工程师MECHANICALENGINEER动刚度分析在转向系统动态特性研究中的应用佘威，戎芳明，王晓兰(江淮汽车股份有限公司，合肥230009)摘要：介绍了汽车仪表板横梁(CCB)动刚度的基本概念与理论。采用锤击法进行瞬态冲击激励，测量结构的振动响应，得到加速度频晌函数曲线。通过后处理确定其动网I度，并分析出动刚度不足的频率范围。通过测试分析得到方向盘与转向柱组件SDCCB管梁的约束模态参数，对模态结果和动刚度曲线进行分析，验证了转向系统的’I'牛mE合理性。关键词：仪表板横梁；约束模态试验；动刚度；频率响应分析中图分类号

2、：TP242文献标志码：B文章编号：1002—2333(2017)01—0136—03ApplicationofDynamicStiffnessAnalysisinDynamicCharacteristicsStudyofSteeringSystemSHEWei，RoNGFangming，WANGXiaolan(JianghuaiAutomobileCo．，Ltd．，Hefei230009，China)Abstract：ThebasicconceptsandtheoriesofdynamicstiffnessofCrossCa

3、rBeam(CCB)areintroduced．Thetransientshockexcitationisproducedbyhammeringmethod．ThevibrationresponseofCCBismeasuredandgainedthecurveofFRFofacceleration(IPI)．CCB7Sdynamicstiffnessareascertainedafterpost—processedtodeterminethefrequencyrangewheredynamicstiffnessisnothi

4、ghenough．Thecomponentparametersofsteeringwheelandsteeringcolumnaregotthroughtheconstrainedmodaltestanalysis．Modalresultanddynamicstiffnesscurveareanalyzedtoverifyperformanceaboutrationalityofsteeringsystem．Keywords：CROSScarbeam；constrainedmodaltest；dynamicstiffness；

5、frequencyresponseanalysis0引言汽车的NVH性能是汽车市场竞争力的主要影响因素之一，直接影响到汽车的品质好坏，其中转向系统的振动特性直接作用于驾驶员，是NVH分析的重点之一。汽车仪表板横梁在转向系统中占据了非常重要的地位，它除了支撑仪表板、转向系统外，还对驾驶员的安全起重要作用。而其性能最重要的指标就是强度和刚度。在汽车行驶过程中主要受到动载荷的激励，因此其刚度性能的考察主要考虑动刚度的变化；在关注频率段内，若CCB的动刚度不能满足要求，则会对车身疲劳寿命、动态特性和整体舒适性产生不利的影响。分析ccB

6、动刚度，同时分析其他相关部件的固有频率，能较好地判断出机构设计的整体动态性能，并能有目的：有方向地针对问题，进行高效的优化结构设计。1动刚度分析基本理论J．J动刚度的概念对于线性系统，用施加在系统上的力除以位移，即得到了刚度。静刚度是指静止状态下系统施加力和位移的比值。对于单自由度系统。其运动学方程为mx+cx+kx=fo(1)式中：m为系统的质量；c为系统的阻尼；J

7、}为系统的静刚度；戈为系统的位移响应i，为系统的激励力。将速度和加速度与位移的关系代人公式(1)中，得到系统的动刚度kd=f／x=(k-mw2)0c∞。(2)其

8、幅值为l矗d(∞)l=V(_j}一删2)+(c∞)2。(3)由式(2)或式(3)知，动刚度取决于系统的质量、阻尼和静刚度。动刚度不是一个常数，而是随频率变化而变化，是频率的函数。当系统达到静态平衡时，此时表现出的刚度就是静刚度。J．2原点阻抗在系统中，若激励自由度和响应自由度相同，则得到的阻抗特性称为原点阻抗，此时指激励和响应为同一点。由锤击法获得测试自由度的原点导纳，当响应为加速度时，有土：日：兰：二生：—-(2w—f)Zx。(4)Zj’Fj1式中：互和z分别为响应点加速度和位移；日为测点导纳；z为测点阻抗。J．3动刚度计算

9、方法动刚度的计算方法一般分2种，即直接频率响应法和模态频率响应分析法，在进行汽车NVH澳IJ试过程中，因为模型相对都较大，选择模态频率响应分析法更为高效。在频率响应分析中，主要目的是为了确定结构上的输入和输出的对应关系。观察结构在各种不同的频率下，输出的响应特性。而模态分析则