轎車后車門動態(tài)特性分析-

1、向振動不可全面避免,因此可考慮適當(dāng)更改后懸置點位置,同時,在設(shè)計上盡量能減小振動的耦合度。采用非線性、變剛度的懸置軟墊,提高低轉(zhuǎn)矩時的隔振效率、減小大轉(zhuǎn)矩時的振動位移。3結(jié)束語通過對系統(tǒng)分別輸入六個自由度的脈沖信號從而得到相應(yīng)的響應(yīng)時間歷程的輸出波形,由此分析了懸置各自由度之間相互耦合的關(guān)系以及引起汽車各向劇烈振動的主要輸入方向。但模型分析時作了很多近似處理,模型不夠精確,可綜合考慮路面激勵的影響,在整車模型中對懸置系統(tǒng)進行優(yōu)化設(shè)計,從而提高整車的平順性水平。在得到了時間歷程上的輸出波形的基礎(chǔ)上還可以進一步地對其頻域分析以便對懸置系統(tǒng)的振動作更深入的研究。參考文獻:1任曉松,王立公.動力總成懸

2、置系統(tǒng)配置規(guī)律的研究J.汽車技術(shù),1995,(10.2左曙光,靳曉雄.發(fā)動機振動傳遞系統(tǒng)建模及剛度參數(shù)影響分析J.汽車工程,2003,25(2.轎車后車門是轎車車身重要的組成部分。后車門剛度不足通常會引起后車門邊角處的變形量過大,以至出現(xiàn)后車門卡死,所需關(guān)閉力較大,密封不嚴(yán)而導(dǎo)致的漏風(fēng)、滲水現(xiàn)象,還會產(chǎn)生后車門的振動,帶來噪聲,極大地降低了車輛的乘坐舒適性,造成零部件的疲勞損壞,破壞車身表面的保護層,從而削弱抗腐蝕能力。后車門的模態(tài)分析可以預(yù)測后車門與其它部件如發(fā)動機、傳動系及路面之間發(fā)生動態(tài)干擾的可能性。為此在轎車后車門結(jié)構(gòu)設(shè)計及結(jié)構(gòu)優(yōu)化中必須進行動態(tài)特性的分析。1后車門剛度指標(biāo)與模態(tài)分析1

3、.1剛度指標(biāo)后車門剛度主要包括扭轉(zhuǎn)剛度和下垂剛度?，F(xiàn)在對后車門剛度的評價并沒有相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)進行明確規(guī)定,通常在進行的研究中,是參考一些國外典型收稿日期:2008-12-09轎車后車門動態(tài)特性分析趙建寧(青海交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院汽車工程系,西寧810003摘要:轎車后車門動態(tài)特性的分析是基于后車門有限元分析模型的建立,對后車門在自由狀態(tài)下進行模態(tài)分析,在四種工況下對后車門進行扭轉(zhuǎn)剛度與下垂剛度的分析,通過分析,為轎車車門結(jié)構(gòu)設(shè)計選擇及結(jié)構(gòu)優(yōu)化提供理論依據(jù)。關(guān)鍵詞:有限元;模態(tài)分析;剛度分析;后車門中圖分類號:U463.83+4文獻標(biāo)志碼:A文章編號:1005-2550(200904-0030-04D

4、ynamic Property Analysis a bout Rear Door on the CarZHAO Jian-ning(Qinghai Communication Technology College,Qinghai810003,China Abstract:The Dynamic Property Analysis about rear door on the car is based on the establishment of Finite Element Model of a rear door,for model analyzing about Rear Door i

5、s taken under free state,and torsion stiffness,vertical sag stiffness under the four conditions.By analysis,they can provide the theoretical basis for choosing the better project and optimizing the structure of the project.Key words:finite element;modal analysis;stiffness analysis;rear door30車型的特征值進

6、行對比分析。后車門的扭轉(zhuǎn)剛度通常是指約束后車門的鉸鏈處除后車門開關(guān)轉(zhuǎn)動外的5個自由度,門鎖處約束兩個上下、左右移動的2個自由度,在后車門的四角分別加載750N垂直于后車門所在平面的壓力。扭轉(zhuǎn)剛度的計算用于模擬后車門關(guān)閉或受較危險的邊界載荷時的工況。后車門下垂剛度主要是指約束后車門鉸鏈處全部6個方向的自由度,考慮后車門自重,同時在后車門把手處加載,以國標(biāo)規(guī)定乘員體重750N為標(biāo)準(zhǔn),垂直向下施加于把手上。實驗評價標(biāo)準(zhǔn):最大載荷時后車門的下沉位移小于6.5mm。1.2模態(tài)分析后車門作為車身和整車的部件,其固有頻率應(yīng)盡量避免和整車激勵以及車身的固有頻率重合,防止共振。汽車的激勵主要有路面激勵、車輪激勵

7、、發(fā)動機激勵和傳動軸激勵等。一般車身的頻率在30 Hz左右,因此后車門的一階頻率應(yīng)首先避開車身的振動頻率,其次要錯開分量較大的激勵頻率。比較國外具有代表性的轎車,其轎車后車門的一階頻率的均值達到38Hz。2有限元模型建立2.1有限元模型的單元屬性和規(guī)模轎車后車門主要有車門內(nèi)板、外板、門窗框、防撞梁、門鉸鏈、加強板等組成,其組件皆為鈑金件。有限元分析以殼單元PSHELL進行模擬,焊接部位采用剛性的RBE2單元進行模擬。有限元模型共有20723個單元,21353節(jié)點。轎車后車門的有限元模型如圖1所示。圖1后車門有限元分析模型2.2邊界條件2.2.1模態(tài)分析的邊界條件對轎車后車門進行模態(tài)分析時,使其

8、處于完全自由狀態(tài),分析其自由模態(tài)的頻率和振型。2.2.2扭轉(zhuǎn)剛度分析的邊界條件對轎車后車門進行扭轉(zhuǎn)剛度分析時,分析它在4種工況下的剛度。1工況1。約束條件:在車門鉸鏈處約束三個移動自由度和x,y方向的轉(zhuǎn)動自由度,在門鎖處約束x,y方向的移動自由度。加載條件:在車門的左上角施加750N沿y負(fù)向的力。2工況2。約束條件:在車門鉸鏈處約束三個移動自由度和x,y方向的轉(zhuǎn)動自由度,在門鎖處約束x,y方向的移動自由度。加載條件:在車門的左下角施加750N沿y負(fù)向的力。3工況3。約束條件:在車門鉸鏈處約束三個移動自由度和x,y方向的轉(zhuǎn)動自由度,在門鎖處約束x,y方向的移動自由度。加載條件:在車門的右下角施加

9、750N沿y負(fù)向的力。4工況4。約束條件:在車門鉸鏈處約束三個移動自由度和x,y方向的轉(zhuǎn)動自由度,在門鎖處約束x,y方向的移動自由度。加載條件:在車門的右上角施加750N沿y負(fù)向的力。扭轉(zhuǎn)剛度分析約束處的示意圖如圖2和圖3所示。圖2扭轉(zhuǎn)剛度分析鉸鏈約束處圖3扭轉(zhuǎn)剛度分析鎖閂約束處2.2.3下垂剛度分析的邊界條件對轎車后車門進行下垂剛度分析時,分析了它在4種工況下的剛度。1工況1。約束條件:在車門鉸鏈處約束三個移動自由度和三個轉(zhuǎn)動自由度。加載條件:在車門的把手處施加750N沿z負(fù)向的力。2工況2。約束條件:在車門鉸鏈處約束三個移動自由度和三個轉(zhuǎn)動自由度。加載條件:在車門的鎖閂處施加750N沿z負(fù)

10、向的力。313工況3。約束條件:在車門鉸鏈處約束三個移動自由度和三個轉(zhuǎn)動自由度。加載條件:車門自身重力。4工況4。約束條件:在車門鉸鏈處約束三個移動自由度和三個轉(zhuǎn)動自由度。加載條件:在車門的內(nèi)板質(zhì)心處施加200N沿z負(fù)向的力。下垂剛度分析約束處的示意圖如圖4所示。圖4下垂剛度分析鉸鏈約束處3計算結(jié)果分析3.1后車門模態(tài)分析結(jié)果轎車后車門模態(tài)分析的前2階的頻率、振型圖及應(yīng)變能云圖如表1、表2所示。從表1可以看到轎車后車門的前2階頻率和振型圖,將其與白車身的對應(yīng)頻率做比較;從表2可以看到轎車后車門的應(yīng)變能的大小分布情況和它的緩和程度,可以判斷出外力對其作用時哪些部位吸收的能量多以及哪些部位發(fā)生突變

11、而容易被破壞。表1前2階的頻率與振型圖表表2前2階的頻率與應(yīng)變能云圖表3.2后車門扭轉(zhuǎn)剛度分析結(jié)果通過有限元分析,轎車后車門在4種工況下沿y方向的位移云圖如圖5、圖6、圖7、圖8所示。圖5工況1下的y向的位移云圖圖6工況2下的y向的位移云圖圖7工況3下的y向的位移云圖32圖8工況4下的y向的位移云圖轎車后車門在4種工況下的y向的最大位移和扭轉(zhuǎn)剛度列于表3中。表3y向的最大位移和扭轉(zhuǎn)剛度表3.3后車門下垂剛度分析結(jié)果通過有限元分析,轎車后車門下垂剛度在4種工況下z向的位移云圖如圖9、圖10、圖11、圖12所示。圖9工況1下的z向的位移云圖圖10工況2下的z向的位移云圖圖11工況3下的z向的位移云

12、圖圖12工況4下的z向的位移云圖轎車后車門在4種工況下的z向的最大位移和下垂剛度列于表4中。表4z向的最大位移和下垂剛度表4結(jié)論通過對轎車后車門的有限元分析,后車門頻率與振型的確定可以使設(shè)計人員在設(shè)計中避開共振頻率或最大限度地減少對這些共振頻率上的激勵,從而減小轎車行駛時的振動和噪聲。后車門應(yīng)有足夠的扭轉(zhuǎn)剛度與下垂剛度,在設(shè)計后車門時必須注意將后車門的變形控制在一定的范圍內(nèi),保證車身結(jié)構(gòu)性能良好。參考文獻:1張樸.汽車計算機輔助開發(fā)技術(shù)M.北京:北京理工大學(xué)出版社,1999.2張繼偉.基于計算機模擬的車門扭轉(zhuǎn)剛度的分析與評價J.湖北汽車工業(yè)學(xué)院學(xué)報,2007,(2:5-7.3郝琪.基于計算機模擬的車門下沉剛度改進設(shè)計及模態(tài)分析J.湖北汽車工業(yè)學(xué)院學(xué)報,2006,(2:7-10.4高云凱,藍曉理.轎車車身模態(tài)修改靈敏度計算分析J.汽車工程,2001,(5:352-355.5王宏雁.車門的輕量化設(shè)計J.汽車工程,2004,(3:349-353.6夏國林,李