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1、機械工程師MECHANICALENGINEER動剛度分析在轉(zhuǎn)向系統(tǒng)動態(tài)特性研究中的應用佘威，戎芳明，王曉蘭(江淮汽車股份有限公司，合肥230009)摘要：介紹了汽車儀表板橫梁(CCB)動剛度的基本概念與理論。采用錘擊法進行瞬態(tài)沖擊激勵，測量結構的振動響應，得到加速度頻晌函數(shù)曲線。通過后處理確定其動網(wǎng)I度，并分析出動剛度不足的頻率范圍。通過測試分析得到方向盤與轉(zhuǎn)向柱組件SDCCB管梁的約束模態(tài)參數(shù)，對模態(tài)結果和動剛度曲線進行分析，驗證了轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的’I'牛mE合理性。關鍵詞：儀表板橫梁；約束模態(tài)試驗；動剛度；頻率響應分析中圖分類號
2、：TP242文獻標志碼：B文章編號：1002—2333(2017)01—0136—03ApplicationofDynamicStiffnessAnalysisinDynamicCharacteristicsStudyofSteeringSystemSHEWei，RoNGFangming，WANGXiaolan(JianghuaiAutomobileCo．，Ltd．，Hefei230009，China)Abstract：ThebasicconceptsandtheoriesofdynamicstiffnessofCrossCa
3、rBeam(CCB)areintroduced．Thetransientshockexcitationisproducedbyhammeringmethod．ThevibrationresponseofCCBismeasuredandgainedthecurveofFRFofacceleration(IPI)．CCB7Sdynamicstiffnessareascertainedafterpost—processedtodeterminethefrequencyrangewheredynamicstiffnessisnothi
4、ghenough．Thecomponentparametersofsteeringwheelandsteeringcolumnaregotthroughtheconstrainedmodaltestanalysis．Modalresultanddynamicstiffnesscurveareanalyzedtoverifyperformanceaboutrationalityofsteeringsystem．Keywords：CROSScarbeam；constrainedmodaltest；dynamicstiffness；
5、frequencyresponseanalysis0引言汽車的NVH性能是汽車市場競爭力的主要影響因素之一，直接影響到汽車的品質(zhì)好壞，其中轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的振動特性直接作用于駕駛員，是NVH分析的重點之一。汽車儀表板橫梁在轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中占據(jù)了非常重要的地位，它除了支撐儀表板、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)外，還對駕駛員的安全起重要作用。而其性能最重要的指標就是強度和剛度。在汽車行駛過程中主要受到動載荷的激勵，因此其剛度性能的考察主要考慮動剛度的變化；在關注頻率段內(nèi)，若CCB的動剛度不能滿足要求，則會對車身疲勞壽命、動態(tài)特性和整體舒適性產(chǎn)生不利的影響。分析ccB
6、動剛度，同時分析其他相關部件的固有頻率，能較好地判斷出機構設計的整體動態(tài)性能，并能有目的：有方向地針對問題，進行高效的優(yōu)化結構設計。1動剛度分析基本理論J．J動剛度的概念對于線性系統(tǒng)，用施加在系統(tǒng)上的力除以位移，即得到了剛度。靜剛度是指靜止狀態(tài)下系統(tǒng)施加力和位移的比值。對于單自由度系統(tǒng)。其運動學方程為mx+cx+kx=fo(1)式中：m為系統(tǒng)的質(zhì)量；c為系統(tǒng)的阻尼；J
7、}為系統(tǒng)的靜剛度；戈為系統(tǒng)的位移響應i，為系統(tǒng)的激勵力。將速度和加速度與位移的關系代人公式(1)中，得到系統(tǒng)的動剛度kd=f／x=(k-mw2)0c∞。(2)其
8、幅值為l矗d(∞)l=V(_j}一刪2)+(c∞)2。(3)由式(2)或式(3)知，動剛度取決于系統(tǒng)的質(zhì)量、阻尼和靜剛度。動剛度不是一個常數(shù)，而是隨頻率變化而變化，是頻率的函數(shù)。當系統(tǒng)達到靜態(tài)平衡時，此時表現(xiàn)出的剛度就是靜剛度。J．2原點阻抗在系統(tǒng)中，若激勵自由度和響應自由度相同，則得到的阻抗特性稱為原點阻抗，此時指激勵和響應為同一點。由錘擊法獲得測試自由度的原點導納，當響應為加速度時，有土：日：蘭：二生：—-(2w—f)Zx。(4)Zj’Fj1式中：互和z分別為響應點加速度和位移；日為測點導納；z為測點阻抗。J．3動剛度計算
9、方法動剛度的計算方法一般分2種，即直接頻率響應法和模態(tài)頻率響應分析法，在進行汽車NVH澳IJ試過程中，因為模型相對都較大，選擇模態(tài)頻率響應分析法更為高效。在頻率響應分析中，主要目的是為了確定結構上的輸入和輸出的對應關系。觀察結構在各種不同的頻率下，輸出的響應特性。而模態(tài)分析則
