汽車(chē)后視鏡抖動(dòng)的試驗和仿真分析

1 概述

　　車(chē)外后視鏡是汽車(chē)主動(dòng)安全的重要裝置之一，是駕駛員獲取汽車(chē)兩側和后方等外部環(huán)境信息的工具，也是保證汽車(chē)行駛安全的重要工具。在汽車(chē)行駛過(guò)程中，路面激勵、發(fā)動(dòng)機和傳動(dòng)系統的振動(dòng)都會(huì )引起車(chē)身振動(dòng)，可能造成后視鏡不同程度的抖動(dòng)。嚴重的抖動(dòng)會(huì )造成后方視野不清，導致駕駛員因判斷失誤進(jìn)而引發(fā)交通事故。根據文獻統計，我國因后視鏡設計制造缺陷造成的交通事故占交通事故總數的30%，而美國所占比例為20%，尤其在高速公路上，此比例高達70%。因此，后視鏡除了滿(mǎn)足有關(guān)法規和標準要求，合理選擇曲率半徑、鏡面大小外、安裝位置外，必須注意后視鏡的動(dòng)態(tài)特性。

　　2 問(wèn)題的提出

　　在國內某一款乘用車(chē)的道路實(shí)驗過(guò)程中發(fā)現：后視鏡不僅在怠速工況下發(fā)生嚴重抖動(dòng)，并且在高速行駛和粗糙路面上行駛也有明顯的抖動(dòng)。使駕駛員觀(guān)察視野模糊，不僅易造成駕駛員視力疲勞，而且無(wú)法及時(shí)準確的判斷兩側和后方的情況，存在較大的安全隱患。本文針對此問(wèn)題進(jìn)行了分析和改進(jìn)。

　　3 實(shí)驗模態(tài)分析

　　為了獲取后視鏡的真實(shí)工作狀況，在整車(chē)上進(jìn)行試驗，測試后視鏡的動(dòng)態(tài)特性時(shí)采用錘擊激勵。實(shí)驗的數據采集前端采用LMS公司的SCADIII，力錘采用PCB公司的HEV200，傳感器采用PCB公司的三向加速度傳感器，數據分析處理軟件采用Test.LAB 9等進(jìn)行實(shí)驗。

　　傳感器的布置位置見(jiàn)圖1

　　圖1 后視鏡傳感器布置位置

　　數據采集截止頻率為512Hz，頻率分辨率為0.5Hz，通過(guò)分析可得到如下結果：

　　圖2 后視鏡模態(tài)計算結果

　　從試驗結果看出，后視鏡的模態(tài)頻率偏低，很容易被發(fā)動(dòng)機、傳動(dòng)系統以及路面所激勵，是導致后視鏡抖動(dòng)的重要原因。

　　4 后視鏡數值模擬分析

　　針對本款車(chē)出現的后視鏡抖動(dòng)的問(wèn)題，如果單純采用試驗方法尋求問(wèn)題的成因會(huì )困難、而且耗時(shí)。為了快速找出結構的設計缺陷并提出修改建議，本文采用仿真模擬方法，對后視鏡結構進(jìn)行結構模態(tài)分析，檢查找出結構中存在的問(wèn)題，提出涉及更改建議。

　　4.1 有限元模型的建立

　　為了使后視鏡模態(tài)分析在接近于實(shí)際情況的條件下進(jìn)行，采用后視鏡安裝在前門(mén)的狀態(tài)下進(jìn)行分析，后視鏡及前門(mén)的有限元模型是在HyperMesh中完成的，在有限元模型中，采用四面體單元TETRA4，鈑金件的單元劃分以四邊形單元CQUAD4為主，過(guò)渡單元用三角形單元CTRIA3，并控制在3%內，鉸鏈軸采用RBE2單元進(jìn)行模擬，焊點(diǎn)采用CWELD單元進(jìn)行模擬、膠采用實(shí)體單元進(jìn)行模擬。有限元模型如圖3所示：

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