基于優(yōu)化設計提高方向盤怠速振動性能

趙娥　張學軍

摘 要：振動性能是判斷卡車舒適性的主要指標之一。在怠速工況下，方向盤的振動情況是反應卡車振動的主要指標。通過懸置系統(tǒng)的模態(tài)能量分布的優(yōu)化設計可以提高卡車方向盤怠速振動性能。試驗結果證明，此方法是可行、有效的。

關鍵詞：卡車；懸置系統(tǒng)；模態(tài)能量分布；方向盤振動

中圖分類號：U463.46 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.16.107

隨著人們生活水平的提高，用戶對卡車舒適性的要求也越來越高，而振動情況是評價卡車舒適性的主要指標之一。卡車怠速工況下的方向盤振動是用戶能夠感覺到振動的主要部位。因此，在怠速工況下，方向盤的振動情況直接決定了一輛車的性能，直接影響著這款車型的銷量。而怠速工況下的方向盤振動主要是由發(fā)動機運轉產生的，它是通過懸置系統(tǒng)，經車架、駕駛室、轉向系統(tǒng)傳遞過來的。所以，可以通過優(yōu)化設計動力總成懸置提高卡車怠速方向盤的振動性能。本文擬通過對動力總成懸置系統(tǒng)模態(tài)能量解耦優(yōu)化設計提高卡車怠速方向盤的振動性能。

1 模態(tài)能量解耦優(yōu)化設計方法

1.1 模態(tài)能量解耦

假設懸置剛度為線性，同時，擺動是小幅度的，不考慮阻尼。懸置系統(tǒng)自由振動方程為：

1.2 模態(tài)能量解耦優(yōu)化設計

懸置系統(tǒng)優(yōu)化就是通過設計懸置的剛度和安裝點位、角度，使懸置系統(tǒng)的能量分布表上對角線能量分布占優(yōu)。懸置優(yōu)化流程如圖1所示。

2 某車型動力總成懸置優(yōu)化設計

對于某車型的動力總成懸置系統(tǒng)模態(tài)能量分布優(yōu)化設計，動力總成轉動慣量參數如表1所示。

在優(yōu)化前，前懸壓縮剛度為650 N/mm，后懸置壓縮剛度為860 N/mm；懸置布置形式為前45°斜置，后45°斜置。優(yōu)化前能量分布如表2所示。

優(yōu)化后，前懸壓縮剛度為450 N/mm，后懸置壓縮剛度為450 N/mm；懸置布置形式為前45°斜置，后采用平置布置。優(yōu)化后能量分布如表3所示。

由表2（優(yōu)化前）和表3（優(yōu)化后）可知，通過能量分布優(yōu)化設計，Z向的頻率從8.5 Hz降到了7.3 Hz，解率從81.9%提高到了84.8%；Rx的頻率從26 Hz降低到了15.8 Hz。通過優(yōu)化設計，極大地提高了能量的解耦率，提高了頻率分布的合理性。

3 試驗驗證

對于同一樣車，針對優(yōu)化前后的不同懸置點位、剛度和角度進行懸置調整。測試優(yōu)化前后狀態(tài)的懸置系統(tǒng)怠速隔振率和方向盤怠速振動情況。

優(yōu)化前后懸置系統(tǒng)怠速隔振率如表4所示。

從表4和表5中可以看出，經過模態(tài)能量分布優(yōu)化設計，解耦率提高了4.9%，方向盤振動提高了82.1%.

4 結論

通過模態(tài)能量解耦優(yōu)化設計，提高了懸置剛體模態(tài)頻率分布的合理性，進一步提升了懸置系統(tǒng)的隔振，有效減小了方向盤的振動。這說明，采用基于模態(tài)能量分布的優(yōu)化設計改善懸置系統(tǒng)的隔振性能，提高怠速方向盤振動的方法是可行的。

參考文獻

[1]楊亮，吳行讓，張碩，等.汽車怠速方向盤振動控制研究[J].噪聲與振動控制，2011，31（5）.

[2]龐劍，諶剛，何華.汽車噪聲與振動——理論與應用[M].北京：北京理工大學出版社，2006.

[3]閻紅玉，徐石安.發(fā)動機—懸置系統(tǒng)的能量法解耦及優(yōu)化設計[J].汽車工程，1993（06）.

[4]靳曉雄，張立軍，江浩.汽車振動分析[M].上海：同濟大學出版社，2003.

[5]戶原春彥.防振橡膠及其應用[M].牟傳文，譯.北京：中國鐵道出版社，1982.

[6]上官文斌，蔣學鋒.發(fā)動機懸置系統(tǒng)的優(yōu)化設計[J].汽車工程，1992（14）.

〔編輯：白潔〕