优化方向盘振动响应体：基于有限元仿真的方向盘轮圈骨架优化分析

2023-12-28 11:23:53· 来源：汽车测试网

随着汽车工业的不断发展，车辆的振动问题日益引起关注。方向盘振动作为一个重要的人机交互部件，其振动响应体的优化对于提升驾驶舒适性和操控性至关重要。本文基于车型定位和研发周期，通过有限元仿真分析，针对方向盘振动问题提出综合优化方案。

1. 问题分析与优化目标

1.1 振动源与耦合频率

方向盘振动主要受到发动机二阶振动激励的影响，其耦合频率为发动机二阶激励频率（35Hz）。在怠速工况下，为确保驾驶舒适性，需要优化后的转向系统模态频率大于38Hz。

1.2 系统模态频率变化

考虑到方向盘、转向管柱和仪表板横梁构成的系统，优化不仅需降低方向盘本体的模态灵敏度幅值，还需综合考虑整车上的系统模态频率变化。

2. 优化方案及有限元仿真分析

2.1 方案1和方案3综合优化

综合采用方案1和方案3，通过有限元仿真分析对方向盘盘体进行优化。目标是在不改变方向盘整体外造型的前提下，降低方向盘盘体一阶模态灵敏度幅值一半。

2.2 有限元仿真分析

在保持方向盘整体外观不变的前提下，针对方向盘轮圈骨架进行有限元仿真分析。通过图6可见，优化后的轮圈骨架截面得到了明显改进。

3. 优化效果验证与转向系统模态分析

3.1 优化效果验证

通过有限元仿真分析验证优化效果，确保方向盘盘体一阶模态灵敏度幅值降低一半。图7展示了优化后的方向盘轮圈骨架截面及转向系统模态频率分析结果。

3.2 转向系统模态分析

最终确认优化后的转向系统模态为39.7Hz，符合设计要求。这表明在怠速工况下，方向盘振动问题得到了有效解决，为提升驾驶体验奠定了基础。

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