基于優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。通過懸置系統的模態能量分布的優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；模態能量分布；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動機運轉產生的，它是通過懸置系統，經車架、駕駛室、轉向系統傳遞過來的。所以，可以通過優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模態能量解耦優化設計提高卡車怠速方向盤的振動性能。

1 模態能量解耦優化設計方法

1.1 模態能量解耦

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

1.2 模態能量解耦優化設計

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

2 某車型動力總成懸置優化設計

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

在優化前，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。優化前能量分布如表2所示。

優化后，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。優化后能量分布如表3所示。

由表2（優化前）和表3（優化后）可知，通過能量分布優化設計，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，針對優化前后的不同懸置點位、剛度和角度進行懸置調整。測試優化前后狀態的懸置系統怠速隔振率和方向盤怠速振動情況。

優化前后懸置系統怠速隔振率如表4所示。

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

4 結論

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

參考文獻

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〔編輯：白潔〕