车辆转向系统振动特性的试验分析

转向系统模态分析方法1.概述1.1模态分析简介模态分析亦即自由振动分析，是研究结构动力特性的一种近代方法，是系统辨别方法在工程振动领域中的应用。

模态是机械结构的固有振动特性，每一个模态具有特定的固有频率、阻尼比和模态振型。

模态参数可以由计算或实验分析取得，这样一个计算或试验分析过程称为模态分析。

1.2转向系统模态分析目的模态分析的最终目的是识别出系统的模态参数，为系统的振动特性分析、振动故障诊断和预报、结构动力特性的优化设计提供依据。

模态分析应用可归纳为：●评价现有结构系统的动态特性。

●在新产品设计中进行结构动态特性的预估和优化设计。

●诊断及预报结构系统的故障。

●控制结构的辐射噪声。

●识别结构系统的载荷。

汽车在行驶过程中，外界激励振源会引起转向系统产生共振，带来噪音，极大地降低了车辆的乘坐舒适性，造成板件的抖动开裂，零部件的疲劳损坏，转向系统表面保护层的破坏，削弱转向系统的抗腐蚀能力等。

因此，为提高汽车产品的开发设计水平，达到优化设计的目标，需要对汽车转向系统进行模态分析，通过有限元计算来得到该结构在不同频率下的振型，避免因共振等原因引起的结构破坏。

1.3模态分析的相关物理理论模态求解根据弹性力学有限元法，经分析的车身结构的运动微分方程为：[M]{ä(t)}+[C]{ȧ(t)}+[K]{a(t)}={F(t)}（1）式中，[M]，[C]，[K]分别为系统的质量矩阵，阻尼矩阵和刚度矩阵；{a(t)}，ȧ(t)，ä(t)分别为系统的位移列向量、速度列向量和加速度列向量，{F(t)}为系统的载荷列向量。

若无外力作用，即系统自由振动，有{F(t)}={0}；在求解车身结构自由振动的固有频率和振型时，阻尼对它们影响不大，因此，阻尼项可以略去，这时无阻尼自由振动的运动方程为：[M]{ä(t)}+[K]{a(t)}={0}（2）其对应的特征方程为：([K]−ω2[M]){a(t)} ={0}（3）（3）式中，ω为系统的固有频率。

基于模态分析的汽车转向盘怠速抖动优化汽车转向盘怠速抖动是许多车主普遍遇到的问题，它不仅对驾驶体验造成负面影响，还可能危及行车安全。

因此，进行优化是很有必要的。

本文基于模态分析方法，结合Vibration Analysis （VA）技术，对汽车转向盘怠速抖动进行优化。

首先，通过模态分析方法确定转向盘的自然频率和振动模态。

模态分析是通过振动模态和频率分析来研究结构振动特性的一种方法。

在模态分析过程中，需要通过振动试验来获取结构的振动响应，再通过算法处理得到结构的振动模态和自然频率。

接着，使用VA技术对转向盘进行振动测试。

VA是一种基于频域分析的测试方法，主要用于检测结构的振动响应。

在VA测试中，需要将传感器粘贴在车辆上，通过分析传感器传回的振动信号，得到转向盘在不同转速下的振动信号时序图。

这些数据可以用于分析结构振动的振幅、频率和相位。

通过以上测试和分析，我们可以得到转向盘的振动频率和振幅，进而确定转向盘的振动模态。

将这些数据与模态分析数据进行对比，我们可以初步判断是否存在共振现象，并得到转向盘的自然频率。

接下来，通过在CAD软件中对转向盘进行优化设计。

采用高精度三维建模技术，并结合CFD分析（计算流体力学）和有限元分析方法，优化转向盘的结构设计。

在改进过程中，需要对传统设计进行充分评估，提出改进方案，例如改变转向盘材料、形状或尺寸等。

最后，在试制好改进过的转向盘后，再次进行VA测试，验证优化效果。

若存在振动幅值降低或自然频率远离激励频率等现象，表明改进方案取得了成功，转向盘的怠速抖动得到了有效缓解。

综上所述，汽车转向盘怠速抖动是许多车主普遍遇到的问题，而基于模态分析和VA技术的汽车转向盘怠速抖动优化方案能够提高驾驶体验，保障行车安全。

汽车制造商应该积极采用这种技术方法，以改善汽车品质和用户体验。

除了以上所述的方法，还有一些其他的措施可以对汽车转向盘怠速抖动进行优化。

首先，可以考虑通过调整发动机的喷油量和时间来调整汽车怠速。

汽车振动特性实验报告1. 引言汽车振动特性是指汽车在行驶过程中，由于路面不平整、发动机运转、车辆结构等原因所产生的振动现象。

一个良好的汽车振动特性对于乘坐舒适性、车辆稳定性和寿命都至关重要。

本实验旨在通过模拟汽车行驶过程，并对振动信号进行采集和分析，来研究汽车振动特性。

2. 实验目的1. 了解汽车振动特性的影响因素；2. 掌握汽车振动信号的采集和分析方法；3. 分析不同路况对汽车振动特性的影响。

3. 实验装置实验所需装置包括：1. 汽车模型2. 动力学测试系统3. 数据采集设备4. 计算机及相关软件4. 实验步骤4.1 汽车模型准备将汽车模型放置在动力学测试系统上，保证模型稳定且符合实际尺寸比例。

4.2 数据采集设备连接将数据采集设备与动力学测试系统连接，确保传感器的准确采集振动信号。

4.3 实验参数设置设置测试系统的参数，如加载频率、加载幅值等，以模拟不同路况的汽车振动。

4.4 数据采集启动数据采集设备，并进行振动测试，同时记录振动信号。

4.5 数据分析利用计算机及相关软件对采集到的振动信号进行分析。

可以采用时域分析、频域分析、振动模态分析等方法，定量分析汽车振动特性。

5. 实验结果与讨论根据实验数据得到的结果，可以进行以下讨论：1. 不同路况对汽车振动特性的影响。

比较不同道路状况下的振动信号，分析车辆行驶平稳性和舒适性的变化。

2. 车辆结构对振动特性的影响。

通过对同一路况下不同车辆模型的振动信号进行对比，分析车辆结构对振动的吸收和传递的影响。

6. 结论通过本实验的研究，得出以下结论：1. 路况的好坏直接影响车辆的振动特性，较为平整的道路能减少车辆的振动幅度，提高行驶的平稳性和舒适性。

2. 车辆结构的合理设计能有效减缓振动的传递和减震，提高乘坐舒适性和车辆稳定性。

7. 实验总结本实验通过模拟汽车行驶过程，对汽车振动特性进行了研究。

实验结果表明，路况和车辆结构对汽车振动特性有着重要的影响。

合理的道路维护和车辆设计能够提高车辆的稳定性和乘坐舒适性。

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研究生试卷2013 年—2014年度第 2 学期评分:______________________课程名称：振动理论专业：车辆工程年级: 2013级任课教师：李伟研究生姓名：王荣学号： 2130940008注意事项1.答题必须写清题号;2.字迹要清楚,保持卷面清洁;3.试题随试卷交回；4.考试课按百分制评分，考查课可按五级分制评分；5.阅完卷后，授课教师一周内将成绩在网上登记并打印签名后，送研究生部备案；6.试题、试卷请授课教师保留三年被查。

《汽车振动分析》总结王荣(重庆交通大学机电与汽车工程学院重庆 400074）摘要：本课程由浅入深、循序渐进,从单自由度系统的简单问题逐渐加深到多自由度的分析，甚至是无限自由度系统，并从简单激励的振系逐渐推广到随机激振振系。

作为汽车理论及汽车设计等课程的基础，其对于分析汽车的行驶平顺性、乘坐舒适性、发动机的减振和隔离等具有良好的参考价值。

关键词:单自由度;多自由度；简单激振；随机激振The Conclusion of “Automotive VibrationAnalysis”Abstract: The course progressively， step by step, gradually discusses from the simple question of a single degree of freedom system to the analysis of a multi—degree of freedom system， even to the analysis of the infinite degree of freedom system. In addition， the course extends from simple energized vibration system to random energized vibration system. As the basis of Vehicle Theory and Vehicle Design, this course has direct reference value for the analysis of vehicle ride, comfort of passenger， engine vibration damping and isolation.Keywords：Single-Degree—of-Freedom; Multi—Degree—of—Freedom; Simple Energized Vibration System ;Random Energized Vibration System0 引言随着科学技术的日新月异和人民生活水平的日益提高，人们对汽车的动态性能,例如：汽车行驶的舒适性，操纵的稳定性，车内噪声水平及音质等等——提出了愈来愈高的要求。

某车型转向系统NVH性能分析与优化摘要：本文首先针对某车型怠速时转向系统NVH性能存在的问题进行深入的分析，在此基础上将仿真分析与试验测试方法之间实现了有效的结合，然后针对车型转向系统NVH性能优化措施进行了深入的探究，希望能为相关人员提供合理的参考依据。

关键词：转向系统；NVH性能；分析；优化目前，随着我国社会经济的不断发展，人们对于生活舒适度提出了更高的要求，从而对汽车NVH性能引起了高度的重视。

在汽车行驶过程中，转向系统通常会产生振动和噪声现象，并且驾驶员可以对这些现象进行直接的感受，对于整个汽车NVH性能的发挥产生了非常重要的影响。

在对汽车转向系统以及仪表板总成进行设计的过程中，对有限元法进行充分的利用，在此基础上不但可以减少成本的投入，同时还能对转向系统与仪表板安装横梁总成的NVH性能进行准确的预测。

1某车型转向系统有限元分析1.1有限元模型的构建本文在对转向系统有限元模型进行构建的过程中，主要是采用Hypermesh有限元软件来进行，在对有限元模型进行计算的过程中，保证最终的计算结果具有一定的准确性，在此基础上针对该模型进行了相应的优化处理工作，比如对安全气囊进行了集中的模拟，在对钣金件进行模拟的过程中，主要是采用shell单元来进行，在对方向盘以及是十字节进行模拟时，采用实体单元方法来进行。

1.2模态分析在已经构建完善的有限元模型基础上，然后通过MSC.Nastran完成了相应的分析工作，对最终的结果进行求解，其计算结果如下表1所示。

表1 转向系统仿真结果与试验结果对比由上表中所显示的相关数据可以了解到，有限元仿真结果可以符合最终的试验测试结构，并且误差控制在了6%以内，其中1阶固有频率的误差为1.51%，在对转向系统模态结果分析与计算的基础上，可以对有限元模型的准确性进行有效的判定。

1.3模态优化结合实验过程来看，该车型在怠速状态下，其方向盘1阶固有频率与发动机激励频率之间存在共振现象，这就会造成在怠速状态下时，方向盘产生非常大的振动现象。

汽车转向摆振原因分析1.轮胎问题：轮胎气压不足或不均匀磨损是导致转向摆振的常见原因之一、当轮胎气压不足时，轮胎会变形，导致车辆行驶时产生抖动。

另外，不均匀磨损的轮胎也会导致转向摆振，可以通过定期检查和调整轮胎气压，并及时更换磨损严重的轮胎来预防转向摆振的发生。

2.悬挂系统问题：悬挂系统的故障也是造成转向摆振的常见原因之一、例如，悬挂系统的弹簧或减震器老化、磨损或损坏时，会导致车辆在行驶过程中发生晃动或抖动。

此外，悬挂系统的配重不均、悬挂部件松动等问题也可能导致转向摆振的发生。

及时检查和维修悬挂系统的问题，可以有效减少转向摆振的发生。

3.转向系统问题：转向系统的问题也是导致转向摆振的原因之一、如果转向系统的零件松动或磨损，会导致转向阻力不均匀，进而引发转向摆振。

转向拉杆、转向机、转向织杆等部件的老化、磨损或松动都可能导致转向摆振。

定期检查和维修转向系统的问题，能够避免转向摆振的发生。

4.刹车系统问题：刹车系统的故障也会导致转向摆振。

当刹车盘或刹车片出现不均匀磨损时，会导致转向摆振。

此外，刹车失灵、刹车液泵故障等问题也可能引发转向摆振。

定期检查和保养刹车系统，及时更换磨损的刹车盘和刹车片，可以减少转向摆振的发生。

5.动力系统问题：动力系统的故障也可能导致转向摆振。

例如，发动机无规则抖动、气门间隙调整不当或点火系统故障都可能影响车辆的平稳运行，从而导致转向摆振的发生。

定期检查和维护动力系统，可以减少转向摆振的产生。

综上所述，汽车转向摆振可能与轮胎问题、悬挂系统问题、转向系统问题、刹车系统问题以及动力系统问题等因素有关。

定期检查和维护车辆的各个系统和部件，及时更换损坏或老化的零件，可以有效预防和减少转向摆振的发生。

同时，在驾驶过程中要注意平稳驾驶，避免急刹车、急转弯等行为，保持车辆的稳定性，也可以减少转向摆振的出现。

面向汽车转向系统NVH性能的分析与设计流程田冠男杨晋谢然徐有忠(奇瑞汽车有限公司乘用车工程研究院CAE部安徽芜湖241009)摘要: 本文提出了一种面向汽车转向系统NVH性能的分析与设计流程,简述了转向系统振动的激励源，针对转向柱总成进行了模态分析与试验对比，并结合提升转向柱与仪表板安装横梁总成NVH 性能的工程实例，进一步针对转向柱安装支架进行了静强度分析与结构优化，该方法最终在奇瑞某车型开发中得到了较好的应用。

关键词: NVH 转向系统分析与设计流程MSC.Nastran 结构优化An Analysis and Design Process Oriented on VehicleSteering System NVH PerformanceTian Guannan, Yang Jin, Xie Ran, Xu YouzhongCAE Department，Passenger Vehicle Product Development, Chery Automobile Company Ltd. Wuhu, Anhui 241009,ChinaAbstract: Orienting on vehicle steering system NVH performance, an analysis and design process is given. Exciting resource of steering system shake is introduced. To analyze mode of steering system, both FEM and test method is used. An example aimed to increase NVH performance of steering column and IP is given. In the example, this analysis process is applied, at last strength analysis and structure optimization of mounting bracket is given, the performance of a Chery passenger car has increased a lot.Key words:NVH, Steering System, Analysis and Design Process, MSC.Nastran, Structure Optimization0 引言汽车上用于改变行驶方向的机构称为汽车转向系。

汽车转向盘摆振故障分析汽车转向盘摆振故障是指在行驶过程中，转向盘出现明显的左右摆动，并且在转向过程中感到明显的不稳定。

这种故障不仅会影响驾驶者的驾驶感受，还会增加驾驶风险，因此需要及时排除故障。

下面将从转向系统、轮胎、悬挂系统和制动系统等方面对汽车转向盘摆振故障进行分析。

首先，转向系统可能出现故障。

可能的原因包括转向助力泵故障、转向系统油液不足、转向传动装置松动或磨损等。

转向助力泵故障会导致转向助力不足，使得转向盘摆振。

检查转向助力泵是否正常工作，如果需要更换，应及时修理或更换。

此外，如果转向系统油液不足，也会导致转向助力不足，转向盘摆振。

及时检查液位，补充油液即可解决。

另外，在检查转向传动装置时，需要注意转向拐角是否松动或磨损，如果有问题，需要进行修理或更换。

其次，轮胎问题也可能引起转向盘摆振故障。

常见的问题包括轮胎失衡、轮胎磨损不均、轮胎气压不足等。

当轮胎失衡时，转向盘会出现明显的摆振。

此时，需要进行动平衡操作，使轮胎平衡。

另外，轮胎磨损不均也会引起摆振，此时需要更换磨损严重的轮胎。

此外，如果轮胎气压不足，转向盘也会出现明显的摆振，补充足够的气压即可解决。

此外，悬挂系统的问题也可能引起转向盘摆振故障。

悬挂系统常见的问题包括阻尼器失效、弹簧弹力不足、悬挂松动等。

当阻尼器失效时，悬挂系统的减震功能减弱，导致转向盘摆振。

此时，需要更换阻尼器。

另外，如果弹簧弹力不足，也会导致摆振。

检查弹簧是否正常，如果需要更换，应及时修理或更换。

此外，如果悬挂松动，也会引起转向盘摆振。

检查悬挂系统是否有松动部位，紧固即可解决。

最后，制动系统的问题也可能引起转向盘摆振故障。

常见的问题包括刹车片磨损不均、刹车盘失衡等。

当刹车片磨损不均时，刹车片与刹车盘的接触不均匀，会导致转向盘摆振。

此时，需要更换磨损严重的刹车片。

另外，如果刹车盘失衡，也会引起摆振。

通过使用专业设备进行平衡调整，解决摆振问题。

综上所述，汽车转向盘摆振故障可能由转向系统、轮胎、悬挂系统和制动系统等方面引起。

车辆蛇形运动稳定性及运行振动分析1、车辆蛇形运动稳定性具有一定他面形状的轨道轮对即使沿着平直轨道运转，受到微小激扰后就会产生一种振幅保持现状或继续增大直道轮缘受到约束的特有运动，此时轮对向前滚动一面横向往摆动，一面又绕铅锤中心来回转动，其轮对中心轨迹呈波浪形，称蛇形运动，当激扰消失而剧烈的蛇形运动不能收敛时，则称蛇行失稳。

表面上轮对并未受到钢轨的纵向或横向位移激振，实际上这是一种自激振动，试论对对钢轨的相对运动产生了内部激振力，由这种激振力维持轮对相对运动，由机车牵引力提供的非振动能量由于轮轨间的自激机制转换为蛇形运动的能量。

当车辆运行到某速度时车辆系统中的阻尼无法消耗这种能量。

蛇形运动就失稳，该速度就称为蛇形失稳临界速度，轮轨间的蛇形运动是由等效斜率的踏面产生的，这种踏面避免轮对的轮缘始终贴靠在轨侧运动而采取的自动取中措施，正是这种取中的能力在一定条件下转化为失稳的动力。

在纯粘着滚动假设条件下，由锥形踏面轮对与钢轨间的几何关系可以推导出一个无约束自由轮对的蛇形运动频率W w及波长L w的公式，之后又推出了轴距为2L w的刚性二轴结构转向架的蛇形波长L t及蛇形频率W t的相关公式。

W w = 2πv/L w，L w =2πbr×1/λe2, W t =2πv/L t，影响蛇形运动因素很多，主要有以下几个，1轮对定位刚度，2轮对踏面等效斜率λe，3蠕滑系数，4转向架固定轴距，5中央悬挂装置。

2、车辆运行振动分析车辆垂直振动，城市轨道车辆的转向架通常采用二系悬挂，力求在有限的空间获得柔性，研究表明，车辆的两个自由度简化的垂直振动系统有两个自振频率，低频P1与总静挠度f st有关，而高频P2除与静挠度有关外，还与刚度及车体质量和簧上部分质量之比有关。

低频对应的振动型为车体与构架做相同振动，而高频振动对应车体与构架做反向振动，车体以低频振动为主，而构架则以高频振动为主干线客车及地铁轻轨车辆的两系垂直总挠度通常均在160mm以上。