转向系统固有频率设计研究-论文.pdf

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1、客车技术与研究20第3期BUS&C0ACHTECHNoLoGYANDRESEARCH转向系统固有频率设计研究廖武，张雷，韩全友，邵文彬(安徽江淮汽车股份有限公司，合肥230601)摘要：转向系统固有频率和整车怠速激励频率吻合而产生的共振是造成整车舒适性下降的重要原因合适地设计转向系统的固有频率，是解决此类问题的有效手段。关键词：转向盘抖动；转向系统；固有频率；模态分析中图分类号：U463．4文献标志码：A文章编号：1006—3331(2014)03—0020—03StudyonNaturalFrequencyDesign

2、ofSteeringSystemLiaoWu，ZhangLei，HanQuanyou，ShaoWenbin(JianghuaiAutomobileCo．，Ltd，Hefei230601，China)Abstract：Theresonancewhichisproducedbysteeringsystemnatural~equencycoincidedwithengineidleexcita—tion~equeney，isanimportantcauseofvehiclediscomfort．Aneffectivemeans

3、toresolvethiskindofproblemistosuitablydesignthesteeringsystemnaturalfrequeeies．Keywords：steeringwheelvibration；steeringsystem；naturalfrequency；modalanalysis随着汽车工业的发展，人们对于汽车的NVH性能12-1+l要求越来越高。在与车辆NVH相关的各种问题中，怠速其中，为转向管柱系固有频率，由转向系统本身定置时转向盘抖动问题是一个重要课题。产生转向盘怠零部件(包括转向管

4、柱、转向盘、安全气囊)决定；为转速定置抖动可能是因为发动机振动过大、发动机悬置系向支撑梁系固有频率。统隔振不够、冷却风扇振动过大、转向系统固有频率不1．1转向管柱系固有频率合理等原因，其中转向系统固有频率与激振频率耦合产转向管柱通过上、下两个安装支架同定在仪表台骨生共振是实际产品开发中经常遇到的问题I。架上，如图1所示。转向管柱系统的固有频率不但取决于转向管柱和转向盘本身的刚度和质量，还取决于安装1转向系统固有频率要求及提升方法点的几何参数。研究表明，转向系统频率对方向盘质量根据振动理论，在整车上设定一个系统的固有频的灵

5、敏度的粗略估计公式为△，7△=一4Hz／kg，转向系率。首先需要明确该系统所受激振源的振动频率和方统频率对悬距L的灵敏度的粗略估计公式为Af=(-f)×向，然后将该系统对应的固有频率与激励频率错开[41。工△。程经验表明，转向系统需要避开的主要是发动机怠速下转向系统的上、下安装点形成了一个扭转弹簧，其的激励频率[51。发动机激励的频率与发动机的转速、汽缸刚度与它们之间的跨度D的平方成比例问。以上公式表数和冲程数有关嘲。以最常见的四缸机为例，怠速时其激明，减小方向盘励主要为二阶不平衡惯性力，其频率为f=2n／60，Hz。(

6、包括安全气囊)其中，n为发动机转速，r／min。通常情况下，四缸机质量和悬距的怠速转速范围为600～900r／min，则激励的频率范围为皆可提高转向20Hz～30Hz。因此，对搭载四缸机的车辆，工程上常要系统频率。同时，求整车状态下的转向系统固有频率不小于33Hz。方向盘或转向管整车状态下转向系统的固有频率厂可用以下公式柱本身的刚性也表达：很重要。图l转向管柱几何参数作者简介：廖武(1980一)，男，工程师；底盘设计工程师；研究方向：NVH。客车技术与研究2014年6月骨架和转向系统。从表2可以看出，优化后转向系统在整车

7、状态下的2．2结构优化及结果对比固有频率得到显著提升，转向系统垂向振动固有频率增为此作出了如下优化方案：大到34Hz，横向振动固有频率增大到36．6Hz，均达到1)转向管柱上支架向上加长5mm，支架厚度由3mm了优化目标不小于33Hz的要求，实现了与激励源频率增加到4rnm。的分离。2)优化转向管柱下支架结构，并将安装点下移l0mm，增大上下安装点间跨距。3结束语3)将管柱固定支架B厚度由2mm增加到2_3mm，本文探讨了影响转向系统固有频率的主要因素和增大连接刚度。提升方法，并以某车型为例，在设计阶段实现转向系统4)优

8、化仪表台骨架与前围连接支架D结构，厚度固有频率的提升，尽可能减小实车验证阶段出现转向盘由1．5mm增大到2mm，增大连接刚度。怠速共振的可能性，有效地提高汽车NVH性能并节约5)优化仪表台管柱固定支架与横梁的连接支架c设计时间和成本。结构，增大刚度，具体见图9。参考文献：【1】姚嘉伶，伟义，闵永军．汽车发动机怠速抖动