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底盤(pán)系統零件的振動(dòng)性能優(yōu)化技術(shù)
作者：
時(shí)間：2013-04-06
來(lái)源：網(wǎng)絡(luò )
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引言
汽車(chē)的行駛平順性以及聲學(xué)性能的改進(jìn)，除了需要花費精力對組成系統的單個(gè)零件進(jìn)行細致的分析設計之外，更重要的是需要對整個(gè)懸架系統以及組成系統的零部件之間的相互作用進(jìn)行精確研究。通常，由于對單個(gè)零件在系統性能中的影響估計不足，有些公司在花費大量的人力物力對懸架或阻尼系統元件進(jìn)行單獨研發(fā)后，得到的系統性能卻不盡如人意。
威巴克公司作為全球汽車(chē)工業(yè)領(lǐng)域內振動(dòng)和聲學(xué)控制技術(shù)的領(lǐng)先者，在多年的產(chǎn)品研究和開(kāi)發(fā)實(shí)踐中積累了豐富的經(jīng)驗，形成了自己獨特而有效的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)體系。在威巴克公司，無(wú)論是開(kāi)發(fā)新的汽車(chē)底盤(pán)零件或是對現有底盤(pán)零件進(jìn)行性能優(yōu)化，總是先從整體上對汽車(chē)子系統的振動(dòng)性能進(jìn)行研究，識別現存的性能改進(jìn)空間，然后再通過(guò)零件設計技術(shù)對單個(gè)產(chǎn)品的性能進(jìn)行優(yōu)化，最終通過(guò)多個(gè)階段的測試來(lái)驗證所開(kāi)發(fā)的零件成功與否。
零件開(kāi)發(fā)及試驗驗證技術(shù)
基于臺架試驗研究所獲得的詳細的系統特性信息，可以用來(lái)建立計算機模擬模型。模型包含了所有懸架元件，還有控制臂或連接桿件，有時(shí)還會(huì )包含具有理想剛性的副車(chē)架，元件之間通過(guò)耦合元件或力單元相互連接（見(jiàn)圖1）。模型通過(guò)對舒適性有影響的零件特性參數來(lái)描述。通過(guò)開(kāi)關(guān)變量來(lái)控制被模擬零件的開(kāi)或關(guān)，以便對比試驗結果和計算結果，分析零件對系統性能的影響以及估計解決方案對系統性能的改進(jìn)空間。系統中的每個(gè)零件都可用具有理想特性的元件替代進(jìn)行性能貢獻分析，以評價(jià)它們各自對系統性能的影響。被優(yōu)化零件的性能改進(jìn)空間則可以通過(guò)初始狀態(tài)和理想狀態(tài)下的性能對比來(lái)估計。將貢獻分析和性能改進(jìn)潛力分析技術(shù)相結合，可以大大節省設計成本。貢獻分析完成后可以確定主要的被優(yōu)化零件，例如，充液減振器活塞連桿的摩擦力是小激勵下寄生剛度升高的主要來(lái)源，但用一個(gè)價(jià)格昂貴的低摩擦減振器來(lái)替代它并非絕對必要，通常為現有減振器匹配一個(gè)改進(jìn)后的頂部支撐就可以達到所需的舒適性效果。
圖1 多體系統動(dòng)力學(xué)模型
大多數懸架零件都表現出很強的非線(xiàn)性特性，這意味著(zhù)其動(dòng)力學(xué)特性依賴(lài)于振動(dòng)幅值、預應力和溫度等因素。測量非線(xiàn)性零件時(shí)，選擇試驗參數以及試驗條件，同實(shí)際使用條件一致這一點(diǎn)非常重要。威巴克公司開(kāi)發(fā)了一整套的標準試驗用于汽車(chē)振動(dòng)控制類(lèi)零件的測試，包括零件剛度特性的準靜態(tài)測試、識別動(dòng)剛度對試驗頻率依賴(lài)性的頻率測試、零件的動(dòng)剛度同激勵幅值之間的依賴(lài)特性的掃幅測量以及確定幾何非線(xiàn)性特性對動(dòng)剛度影響的預載荷試驗等。首先，原型樣件將按這些標準方法進(jìn)行評價(jià)，測試結果同零件設計圖紙相比較，如果原型樣件達到了所有技術(shù)要求則會(huì )被安裝到車(chē)橋上進(jìn)行總成臺架測試。 
圖2 車(chē)橋試驗臺架
威巴克公司自主開(kāi)發(fā)建造了多種類(lèi)型的車(chē)橋試驗臺架（見(jiàn)圖2）用于汽車(chē)車(chē)橋總成的試驗分析。所有試驗中，車(chē)橋都通過(guò)3軸向載荷測量單元連接到試驗臺架的剛性框架結構上。這些載荷測量單元位于車(chē)橋同車(chē)身相互作用點(diǎn)的位置，用于檢測車(chē)橋和車(chē)身之間的內部力。與零件的臺架試驗相比，車(chē)橋分析中的主要挑戰在于它是一個(gè)單輸入/多輸出系統。如果輪轂在一個(gè)方向上被激勵，在所有同汽車(chē)底盤(pán)相互作用的界面上都會(huì )產(chǎn)生響應力。
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