汽車底盤系統(tǒng)零件的振動性能優(yōu)化技術(shù)

長城汽車股份有限公司 河北 保定 071023

1 引言

在我國經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展的過程中，汽車已經(jīng)成為了人們?nèi)粘３鲂械墓ぞ撸鞘挟?dāng)中的車輛不斷增加，對于行駛的舒適性也具有了更高的要求。在汽車運(yùn)行當(dāng)中，底盤系統(tǒng)是重要的組成部分，其設(shè)計情況將直接關(guān)系到車輛運(yùn)行的振動情況。在實(shí)際設(shè)計當(dāng)中，需要能夠做好整個懸架系統(tǒng)零件的分析，對汽車運(yùn)行當(dāng)中其在振動系統(tǒng)當(dāng)中的作用充分考慮，結(jié)合實(shí)際情況做好設(shè)計優(yōu)化，不斷提升車輛的振動性能水平。

2 振動研究原理

在汽車運(yùn)行當(dāng)中，行駛的舒適性將直接關(guān)系到駕駛?cè)艘约俺俗藛T的體驗(yàn)。在車輛聲學(xué)性能、行駛平順性改進(jìn)當(dāng)中，不僅需要能夠細(xì)致的分析系統(tǒng)當(dāng)中存在的單個零件，也需要能夠細(xì)致的研究車輛懸架系統(tǒng)以及不同部件間的相互作用關(guān)系。在以往設(shè)計中，部分公司對于零件在系統(tǒng)當(dāng)中的作用、性能影響存在估計不足的情況，在花費(fèi)較多資源研發(fā)阻尼系統(tǒng)、懸架系統(tǒng)元件后，卻無法獲得良好的系統(tǒng)性能。就目前來說，無論是對于車輛現(xiàn)有底盤零件進(jìn)行優(yōu)化，還是對新的汽車底盤零件進(jìn)行開發(fā)，一種有效的方式即是從整體角度研究車輛系統(tǒng)的振動性能，對性能改進(jìn)空間進(jìn)行識別，之后通過零件設(shè)計技術(shù)的科學(xué)應(yīng)用優(yōu)化單個產(chǎn)品性能，之后，再結(jié)合實(shí)際進(jìn)行多個環(huán)節(jié)的測試，以此對零件開發(fā)的成功性進(jìn)行驗(yàn)證。

3 零件開發(fā)與試驗(yàn)驗(yàn)證

3.1 系統(tǒng)信息與貢獻(xiàn)分析

在臺架試驗(yàn)研究當(dāng)中，能夠?qū)ο到y(tǒng)的詳細(xì)特性信息進(jìn)行獲得，以此對計算機(jī)模擬模型進(jìn)行建立。在該模型當(dāng)中，具有所有的懸架元件，包括有連接桿件、控制臂，以及具有理想剛性的副車架等，在不同元件間，通過力單元、耦合元件進(jìn)行連接，對于可能對車輛行駛舒適性產(chǎn)生影響的零件，模型則通過零件特性參數(shù)方式進(jìn)行描述。在此過程中，將通過開關(guān)變量對目標(biāo)零件的開關(guān)情況進(jìn)行控制，以此對計算、試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對比，對零件對系統(tǒng)性能影響，以及方案在制定運(yùn)行當(dāng)中可能對系統(tǒng)性能的提升進(jìn)行有效的估計。

在系統(tǒng)當(dāng)中，能夠使用理想特性元件替代不同的零件，以此為基礎(chǔ)開展性能貢獻(xiàn)分析，對系統(tǒng)性能可能產(chǎn)生的影響進(jìn)行評價。對于被優(yōu)化零件，其在性能方面也具有一定的改進(jìn)空間，通過理想狀態(tài)性能、初始狀態(tài)性能間的對比進(jìn)行估量掌握。之后，則可以將性能改進(jìn)潛力同貢獻(xiàn)分析這兩方面的技術(shù)進(jìn)行有效的結(jié)合，以此實(shí)現(xiàn)對設(shè)計成本的有效節(jié)約。

在完成貢獻(xiàn)分析工作后，則可以對主要被優(yōu)化零件進(jìn)行確定，如充液減振器活塞連桿摩擦力將對寄生剛度提升起到積極的意義，是達(dá)到目標(biāo)的重要來源，如果使用低摩擦減振器進(jìn)行替代，因相比具有更高的價格，從設(shè)計角度來說則并非必要。通常來說，可以在將頂部支撐改進(jìn)之后，對減振器進(jìn)行匹配使用，以此即能夠獲得較好的舒適性效果。

3.2 懸架零件與總成試驗(yàn)

對于很多懸架零件來說，在非線性特征方面都具有較強(qiáng)的表現(xiàn)。該情況的存在，則表明動力學(xué)特性同預(yù)應(yīng)力、溫度與振動幅值相關(guān)因素具有較強(qiáng)的依賴。在對非線性零件進(jìn)行測量時，需要對相應(yīng)的試驗(yàn)條件、參數(shù)進(jìn)行選擇，保證同實(shí)際使用條件之間具有一致的特點(diǎn)。就目前來說，已經(jīng)有公司對一整套標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)進(jìn)行了開發(fā)，能夠?qū)ζ囌駝涌刂屏慵M(jìn)行有效的測試，其中包括有零部件剛度特性準(zhǔn)靜態(tài)測試、同激勵復(fù)制間的依賴特性測量以及試驗(yàn)頻率依賴性測試等內(nèi)容，也包括有幾何非線性特征預(yù)載荷試驗(yàn)等方面內(nèi)容。在實(shí)際工作開展中，原型樣件將根據(jù)制定好的標(biāo)準(zhǔn)方式開展評價，將零件設(shè)計圖紙同測試結(jié)果間進(jìn)行比較，在此過程當(dāng)中，如果原型樣件滿足技術(shù)要求，則可以在車橋上進(jìn)行安裝，并進(jìn)行相應(yīng)的總成測試。

就目前來說，很多類型車橋試臺架都能夠在汽車車橋總成試驗(yàn)分析當(dāng)中應(yīng)用。在所有開展的試驗(yàn)當(dāng)中，車橋?qū)⑼ㄟ^三軸向載荷測量單元同試驗(yàn)臺架剛性框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行連接，對于這部分載荷測量單元來說，處于車身同車橋作用點(diǎn)位置，能夠?qū)嚿硗ㄜ嚇蛑g存在的內(nèi)部力進(jìn)行檢測。同零件臺架試驗(yàn)相比較，對于車輛分析來說，其是單/多輸入的系統(tǒng)類型，在運(yùn)行中，如在一個方向上激勵車輛的輪轂，那么所有可能同汽車底盤產(chǎn)生作用的界面都將形成響應(yīng)力。通過對不具有車輪車橋的測試，能夠獲得傳輸剛度以及輸入剛度，在輸入位移相同的情況下，當(dāng)具有較大傳遞剛度時，則將在輸出端形成較大的力，這部分動態(tài)力也將直接關(guān)系到聲學(xué)舒適性以及車輛振動。

3.3 傳遞剛度與零件壽命

傳遞路徑圖是進(jìn)行優(yōu)化工作的重要方式，在該圖當(dāng)中，其中的每一條線都是對傳遞路徑的體現(xiàn)，顏色則是剛度分布度量。在圖中，且能夠?qū)鬟f路徑作為頻率的函數(shù)進(jìn)行展示，并根據(jù)頻率發(fā)生變化隨之變化。在頻率變化的情況下，能夠在車身的不同位置上出現(xiàn)最大力，以此使整車廠關(guān)于車身、車橋間可能存在的相互作用信息進(jìn)行提供。在整車設(shè)計當(dāng)中，保證車身同車橋錯開共振頻率、確定車身共振頻率是非常關(guān)鍵的一項(xiàng)內(nèi)容。

在完成懸架輸入與傳遞剛度的分析之后，即需要充分研究具有車輪的車橋。具體拉說，將應(yīng)用液力激振器對轉(zhuǎn)轂進(jìn)行隨機(jī)、正弦激振，以此更好的做好車橋試驗(yàn)分析工作。除了應(yīng)用里測量技術(shù)以外，在該項(xiàng)試驗(yàn)活動進(jìn)行當(dāng)中，高速光學(xué)測量系統(tǒng)也是一種好的選擇，能夠以此進(jìn)行檢測。在光學(xué)測量系統(tǒng)應(yīng)用中，測試獲得的數(shù)據(jù)能夠?qū)μ幱谒矐B(tài)激勵影響下垂直方向車輪的運(yùn)動曲線進(jìn)行體現(xiàn)，同時能夠有效的評價車橋減振行為，對于該評價來說，其能夠在車輛前后、垂直方向上進(jìn)行。

4 結(jié)束語

在上文中，我們對汽車底盤系統(tǒng)零件的振動性能優(yōu)化技術(shù)進(jìn)行了一定的研究。在實(shí)際工作開展中，即需要能夠充分結(jié)合車輛特點(diǎn)做好零件的振動性能優(yōu)化，同時加強(qiáng)日常的維修保養(yǎng)工作，保障車輛運(yùn)行效果。