基于虚拟试验台的驾驶室边界载荷谱研究

以某型商用车驾驶室为研究对象,考虑车架大变形及刚度影响,利用虚拟台架技术搭建驾驶室-车架刚柔虚拟台架模型,建立车架7通道等效位移激励复现驾驶室实际工作状态。将虚拟台架模型与实车试验内部响应信号相结合,选择信噪比较高的信号为目标信号进行迭代分析,基于系统传递函数迭代获取车架位置等效位移激励。以小圆凸起路面为例,经过9次迭代后,响应值与目标值在时域范围内曲线峰值、趋势及相位上有很高的重合度,频域范围内重合度也较高,各通道相对损伤值均在1左右,迭代精度较高,然后分解获取驾驶室各工况边界载荷谱,为后续驾驶室疲劳寿命预估提供可靠时域载荷谱。

扭力梁疲劳分析方法研究

扭力梁的第一阶固有自由模态频率通常在路面载荷激励频段内。为研究基于准静态法和模态叠加法疲劳分析的准确性,以实测应变为基准,通过时域和频域对比发现准静态法分析值与实测值更加吻合;通过伪损伤值对比,准静态法和模态叠加法分别为实测的148. 44%和764. 48%,验证了准静态法精度较高,模态叠加法分析值偏大。对主梁疲劳进行对比,两种方法的疲劳损伤分布基本一致,损伤区域主要位于主梁中部,模态叠加法损伤值高于准静态法损伤值,进一步验证扭力梁疲劳分析时模态叠加法偏于保守。

商用车白车身焊点模拟对模态分析的影响研究

针对商用车驾驶室有限元模态分析中如何选择点焊模拟方式来建立有限元模型这一问题,以某重型商用车驾驶室白车身为研究对象,分析了RBE2、CWELD和ACM等几种典型的焊点模拟方式对其模态分析的影响。首先,阐述有限元分析中3种焊点模拟的典型方法,并较详细地说明3种焊点模拟方法的特点,以此为基础建立某型商用车驾驶室白车身有限元模型并进行模态分析,得到该白车身驾驶室的模态特征,再利用DHDAS动态信号采集分析系统,采用单点激励法对该驾驶室白车身进行模态试验及模态参数识别,并通过对比分析讨论了3种焊点模拟方式的精度。结果表明,柔性单元模拟焊点比刚性单元模拟更为准确,CWELD和ACM两种柔性单元模拟结果误差在2.5%以内,具有等效模型精度。引用误差函数验证了CWELD单元模拟焊点的有限元模型的可靠性。研究结果可为有效提高商用车驾驶室有限元建模质量提供了焊点模拟方式的选择参考。

形貌优化在驾驶室支架NVH设计中的应用研究

形貌是零部件的关键特征,它不仅影响零部件的质量,更影响零部件的动态特性,如NVH(噪声、振动、声振粗糙度)特性。为了提高驾驶室的NVH性能,提出将形貌优化技术应用到驾驶室支架的NVH设计中,通过改变支架的形貌,提高其动态特性,降低支架上端振动加速度,从而提高驾驶室的舒适性。在Hyperworks建立支架有限元模型,再根据试验测试的数据分析了当前驾驶室支架的NVH传递特性,并进行有限元模型校正。在二阶频率处,仿真结果为10.23 m/s^2,试验结果为9.79 m/s^2,相对误差为4.49%;在三阶频率处,仿真结果为4.24 m/s^2,试验结果为4.48 m/s^2,相对误差为5.35%,各阶相对误差均小于5.5%,表明模型具有较高的准确性。再以支架本体为设计变量,以支架上端振动加速度最小值为优化目标,进行形貌优化,得到三种优化方案。最后根据优化方案进行CAD(计算机辅助设计)建模,对新建模型进行模态频率响应分析,选取较优方案。结果表明,支架加强筋的分布方式对其模态频率及刚度有较大影响,三种优化方案均达到了不同程度的优化效果,其中方案三优化效果较为明显,第二、三阶的振动加速度降低幅度达到59.7%、61.2%,关键频率避开了激励较大的频率区域。优化结果表明,通过合理的设计零件的形貌能够达到改善汽车NVH的性能,为类似汽车零部件NVH性能的改善提供一种新的思路与方法。

钢板弹簧的扭转特性分析及其对制动性能的影响研究

为了研究钢板弹簧在制动过程中扭转特性及其对汽车制动抖动和制动使用性能的影响,首先针对某型商用车在紧急制动中后桥的抖动现象进行了分析和实验研究,并通过测试数据分析了制动抖动的特征以及对汽车使用性能的影响,然后根据后桥在制动中的受力模型阐述了钢板弹簧在制动中的抖动机理,进而利用仿真平台Adams软件在Chassis模块中建立等刚度钢板弹簧模型,并结合View中建立的商用车整车模型模拟整车紧急制动的工况,研究了钢板弹簧在制动过程中的扭转特性,分析了前后轮的制动时间差对后桥抖动的影响,并提出了增大钢板弹簧纵向角刚度的改进措施。仿真结果表明,采用改进措施后的后桥质心制动时的最大摆动角减小17.8%,第二峰值摆动增量由6.99°降为2.1°,后轮胎跳离地面次数由4次减少为2次。研究结果从钢板弹簧扭转特性的角度为后续的设计及匹配提供了参考。

麦弗逊悬架硬点设计对轮胎磨损的影响分析

针对麦弗逊悬架的轮胎磨损问题,研究发现以下硬点优化途径:(1)优化摆臂前后硬点横向差值,垂跳工况下悬架行程-50 mm附近的轮心纵向位移梯度由29.37 mm/m降低到0 mm/m,大幅降低轮胎磨损程度,同时提升悬架冲击舒适性;(2)优化转向拉杆外点横向位置,垂跳工况下悬架行程-50 mm以下前束角梯度趋近于0,大幅降低轮胎偏磨程度;(3)优化转向拉杆与摆臂前点和外点连线的夹角,在不降低纵向力工况下轮心纵向柔度的前提下,前束角梯度由-0.26 (°)/k N降低到-0.11 (°)/k N,大幅降低制动工况轮胎偏磨程度。其次通过整车仿真对比验证,优化后操控稳定性和舒适性能均得到了一定提升,验证以上硬点优化方案在解决轮胎磨损问题上的有效性,同时优化后的硬点布置为后期实车弹性元件调校提供更大的优化匹配空间。