汽车底盘系统零件的振动性能优化技术

2019-11-27

大众汽车 2019年7期

长城汽车股份有限公司河北保定 071023

1 引言

在我国经济不断发展的过程中，汽车已经成为了人们日常出行的工具，城市当中的车辆不断增加，对于行驶的舒适性也具有了更高的要求。在汽车运行当中，底盘系统是重要的组成部分，其设计情况将直接关系到车辆运行的振动情况。在实际设计当中，需要能够做好整个悬架系统零件的分析，对汽车运行当中其在振动系统当中的作用充分考虑，结合实际情况做好设计优化，不断提升车辆的振动性能水平。

2 振动研究原理

在汽车运行当中，行驶的舒适性将直接关系到驾驶人以及乘坐人员的体验。在车辆声学性能、行驶平顺性改进当中，不仅需要能够细致的分析系统当中存在的单个零件，也需要能够细致的研究车辆悬架系统以及不同部件间的相互作用关系。在以往设计中，部分公司对于零件在系统当中的作用、性能影响存在估计不足的情况，在花费较多资源研发阻尼系统、悬架系统元件后，却无法获得良好的系统性能。就目前来说，无论是对于车辆现有底盘零件进行优化，还是对新的汽车底盘零件进行开发，一种有效的方式即是从整体角度研究车辆系统的振动性能，对性能改进空间进行识别，之后通过零件设计技术的科学应用优化单个产品性能，之后，再结合实际进行多个环节的测试，以此对零件开发的成功性进行验证。

3 零件开发与试验验证

3.1 系统信息与贡献分析

在台架试验研究当中，能够对系统的详细特性信息进行获得，以此对计算机模拟模型进行建立。在该模型当中，具有所有的悬架元件，包括有连接杆件、控制臂，以及具有理想刚性的副车架等，在不同元件间，通过力单元、耦合元件进行连接，对于可能对车辆行驶舒适性产生影响的零件，模型则通过零件特性参数方式进行描述。在此过程中，将通过开关变量对目标零件的开关情况进行控制，以此对计算、试验结果进行对比，对零件对系统性能影响，以及方案在制定运行当中可能对系统性能的提升进行有效的估计。

在系统当中，能够使用理想特性元件替代不同的零件，以此为基础开展性能贡献分析，对系统性能可能产生的影响进行评价。对于被优化零件，其在性能方面也具有一定的改进空间，通过理想状态性能、初始状态性能间的对比进行估量掌握。之后，则可以将性能改进潜力同贡献分析这两方面的技术进行有效的结合，以此实现对设计成本的有效节约。

在完成贡献分析工作后，则可以对主要被优化零件进行确定，如充液减振器活塞连杆摩擦力将对寄生刚度提升起到积极的意义，是达到目标的重要来源，如果使用低摩擦减振器进行替代，因相比具有更高的价格，从设计角度来说则并非必要。通常来说，可以在将顶部支撑改进之后，对减振器进行匹配使用，以此即能够获得较好的舒适性效果。

3.2 悬架零件与总成试验

对于很多悬架零件来说，在非线性特征方面都具有较强的表现。该情况的存在，则表明动力学特性同预应力、温度与振动幅值相关因素具有较强的依赖。在对非线性零件进行测量时，需要对相应的试验条件、参数进行选择，保证同实际使用条件之间具有一致的特点。就目前来说，已经有公司对一整套标准试验进行了开发，能够对汽车振动控制零件进行有效的测试，其中包括有零部件刚度特性准静态测试、同激励复制间的依赖特性测量以及试验频率依赖性测试等内容，也包括有几何非线性特征预载荷试验等方面内容。在实际工作开展中，原型样件将根据制定好的标准方式开展评价，将零件设计图纸同测试结果间进行比较，在此过程当中，如果原型样件满足技术要求，则可以在车桥上进行安装，并进行相应的总成测试。

就目前来说，很多类型车桥试台架都能够在汽车车桥总成试验分析当中应用。在所有开展的试验当中，车桥将通过三轴向载荷测量单元同试验台架刚性框架结构进行连接，对于这部分载荷测量单元来说，处于车身同车桥作用点位置，能够对车身通车桥之间存在的内部力进行检测。同零件台架试验相比较，对于车辆分析来说，其是单/多输入的系统类型，在运行中，如在一个方向上激励车辆的轮毂，那么所有可能同汽车底盘产生作用的界面都将形成响应力。通过对不具有车轮车桥的测试，能够获得传输刚度以及输入刚度，在输入位移相同的情况下，当具有较大传递刚度时，则将在输出端形成较大的力，这部分动态力也将直接关系到声学舒适性以及车辆振动。

3.3 传递刚度与零件寿命

传递路径图是进行优化工作的重要方式，在该图当中，其中的每一条线都是对传递路径的体现，颜色则是刚度分布度量。在图中，且能够对传递路径作为频率的函数进行展示，并根据频率发生变化随之变化。在频率变化的情况下，能够在车身的不同位置上出现最大力，以此使整车厂关于车身、车桥间可能存在的相互作用信息进行提供。在整车设计当中，保证车身同车桥错开共振频率、确定车身共振频率是非常关键的一项内容。

在完成悬架输入与传递刚度的分析之后，即需要充分研究具有车轮的车桥。具体拉说，将应用液力激振器对转毂进行随机、正弦激振，以此更好的做好车桥试验分析工作。除了应用里测量技术以外，在该项试验活动进行当中，高速光学测量系统也是一种好的选择，能够以此进行检测。在光学测量系统应用中，测试获得的数据能够对处于瞬态激励影响下垂直方向车轮的运动曲线进行体现，同时能够有效的评价车桥减振行为，对于该评价来说，其能够在车辆前后、垂直方向上进行。