圖3 傳遞路徑分析
通過對不帶車輪的車橋進(jìn)行測試可以得到輸入剛度和傳遞剛度。對于相同的輸入位移，大的傳遞剛度意味著在輸出端會產(chǎn)生大的力，相應(yīng)地，這些動態(tài)力對于汽車的振動和聲學(xué)舒適性負(fù)有主要責(zé)任。圖3所示為傳遞剛度同頻率之間的關(guān)系。圖中，每一條線代表一個傳遞路徑，顏色是剛度分布的度量。圖中同時還展示了傳遞路徑作為頻率的函數(shù)隨頻率的變化而變化的特征。隨著頻率的變化，最大力會出現(xiàn)在車身不同的位置上。這可以為整車廠提供有關(guān)車橋同車身之間可能發(fā)生的相互作用信息。整車設(shè)計中非常關(guān)鍵的一點是要保證車身的共振頻率與車橋的共振頻率錯開。
分析了懸架的輸入和傳遞剛度后就需要對帶有車輪的車橋進(jìn)行研究了。通過液力激振器對轉(zhuǎn)轂進(jìn)行正弦和隨機激振來實現(xiàn)對車橋的試驗分析。除了前面提到的力測量技術(shù)，該試驗還可以采用高速光學(xué)測量系統(tǒng)進(jìn)行檢測（見圖4）。光學(xué)測量系統(tǒng)測試所得的數(shù)據(jù)揭示了懸架在瞬態(tài)激勵下垂直方向上車輪跳動的運動曲線，以及對車橋的減振行為的評價，該評價分別在車輛的垂直方向和前后方向上進(jìn)行。對垂直方向上的減振性能起決定性影響的零件是減振器，另外，汽車所采用的前后副車架懸置的阻尼還會對汽車的操縱性能產(chǎn)生影響。
圖4 高速光學(xué)測量系統(tǒng)的安裝
除了所需的剛度特性和曲線外，零件設(shè)計中還需要考慮零件的使用壽命問題。威巴克公司很多年前就已成功地利用有限元技術(shù)進(jìn)行零件的使用壽命預(yù)測，目標(biāo)是如何在首次樣車上滿足零件使用壽命的要求。首先通過有限元工具將載荷/時間曲線轉(zhuǎn)化成應(yīng)力或應(yīng)變/時間曲線以便作出耐久性預(yù)測。計數(shù)技術(shù)，比如雨流計數(shù)，被用來對結(jié)果進(jìn)行分級，在下一步中，該結(jié)果將同材料特性聯(lián)系起來。材料的疲勞特性通過Woehler曲線或Haigh圖的形式來表示（見圖5）。計算所得的損壞因子為工程師提供了在實際載荷條件下零件使用壽命的指標(biāo)。 
圖5 零件的疲勞設(shè)計
如果車橋總成臺架試驗結(jié)果與計算所得的結(jié)果一致，零件將被安裝在原型車上，最終設(shè)計是否成功將通過對整車的主觀以及客觀評價進(jìn)行驗證。
結(jié)語
為了實現(xiàn)對汽車的行駛平順性和內(nèi)部聲學(xué)特性的改進(jìn)，不僅需要對單個零件進(jìn)行改進(jìn)，還需要對整個懸架系統(tǒng)的振動影響進(jìn)行分析。
本文所述為威巴克公司在底盤系統(tǒng)振動控制零件開發(fā)時所采用的有關(guān)方法。試驗和模擬相結(jié)合的方法使得新一代車橋的開發(fā)過程在時間和成本上效率更高。(end)
加入技術(shù)交流群
評論