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請教大神adams商用車轉向系統波動率分析教程

概 述Adams/Car提供輪式車輛性能分析的解決方案，是集專業化模板建模和行業標準分析于一體的應用環境，建立的功能化數字樣車可包括以下子系統：底盤（傳動系、制動系、轉向系、懸架）、輪胎和路面、動力總成、車身、控制系統等。用戶可在虛擬的試驗臺架或試驗場地中進行子系統或整車的功能仿真并對其設計參數進行優化。

摘要：本文利用PERA SIM Mechanical通用結構仿真軟件完成了轉向架架構靜強度及模態分析仿真過程，從導入幾何模型開始，到網格劃分、材料指定、接觸創建、邊界及載荷施加，最終得到轉向架架構的位移、應力分布以及固有頻率、振型分布。

目前舵系統動力學特性主要是靠模態試驗驗證，缺少在舵系統設計完成之后即對模型進行動力學建模和分析評估[3]。舵系統涉及多個結構的配合并且有較多間隙，上述對舵系統動力學特性有較大影響；舵系統模態試驗不能考察系統各環節對舵系統整體動態特性的影響，而且工程實際中存在舵系統試驗模態值偏低及一致性較差的問題[4]。

（5）剎車嘯聲分析 制動器嘯聲是汽車噪聲的重點考慮因素。傳統的分析，不容易考慮制動鉗預緊力和摩擦阻尼的影響，需要分析者具有大量的使用經驗，致使分析結果不理想。Abaqus可以方便的引入預緊力和摩擦的影響，并利用復模態分析方法，輕松求解系統的復特征問題，為結構設計提供合理的設計參數。

2 汽車轉向節結構及其優化2.1 汽車轉向節的結構和功能汽車轉向節是汽車轉向系統中非常重要的部件之一，主要起到連接轉向系統和輪轂的作用。其主要功能是將駕駛員的轉向操作傳遞到車輪，控制車輛的方向和行駛狀態。傳統的汽車轉向節結構通常采用鑄造或鍛造的方式制造，形狀比較固定，存在一些設計上的局限性。

這些模態參數可以由計算或試驗分析取得，這樣一個計算或試驗分析過程稱為模態分析。 模態分析的經典定義為，將線性定常系統振動微分方程組中的物理坐標變換為模態坐標，使方程組解耦，成為一組以模態坐標及模態參數描述的獨立方程，以便求出系統的模態參數。坐標變換的變換矩陣為模態矩陣，其每列為模態振型。

[2] 袁余星，鄭松林，李應軍，等.某商用車儀表板橫梁模態和靜剛度分析[J].機械設計與制造，2016(5):75-78.[3] 錢鵬，韓曉玉，王瓊.某商用車儀表板橫梁的模態靜剛度分析與驗證[J].農業裝備與車輛工程，2018,56(12):89-91+94.

3.2 模態試驗器材及試驗模型建立 由于實際模型體積較大，模態試驗操作起來較 為困難，因此本文按 1:15 做了一個縮小的桁架機 器人模型進行現場的模態試驗分析。模態試驗系統 如圖 4 所示，主要由以下三個部分組成：激勵系統、 測量系統、數據采集及處理系統。 激勵系統主要包括激振器系統、沖擊力錘、步 進激勵設備等。

所以在系統的設計、制造、安裝中，為使系統能夠安全、正常地運轉，就需要了解系統的共振特性以優化結構設計，避免發生共振。 模態分析案例 了解系統的共振特性，需要用到模態分析。共振時，結構振動的形態被稱為模態。模態分析是對結構的固有振動特性分析，得到結構的模態參數，如固有頻率、振型、阻尼等，其分析結果可作為瞬態分析、諧響應分析和譜分析等其他動力分析的基礎。

汽車轉向節是指汽車轉向系統中的重要組成部分，用于轉換駕駛員的轉向輸入，并將轉向力傳遞給車輛的輪胎。它通常包括轉向柱、轉向連接桿和轉向齒輪機構。汽車轉向節的疲勞分析是為了評估和預測轉向節的使用壽命和可靠性，以確保轉向系統安全穩定地運行。通過對汽車轉向節的疲勞分析，可以提前發現可能存在的問題，并采取相應的措施來改進設計、選擇更強度的材料或優化結構，以確保轉向系統的安全性和可靠性。

當速度發生變化時，摩擦力會出現相應變化，這種變化會對制動系統產生自激振動，當自激載荷形成的激勵頻率與制動系統部件固有頻率接近時，便會引起系統的共振，容易出現負阻尼的非穩態共振，將會產生噪聲。 目前關于制動噪聲有限元分析的方法主要有以下兩種：基于頻域分析的復模態法和基于時域的瞬態動力學分析。復模態法是指采用限元軟件對制動器進行提取復特征值和模態，根據復特征值求解阻尼比進而判定系統的穩定性。

所有模態頻率必須低于30Hz ，以減少與車身、轉向柱及動力傳動系統等模態的耦合；另外，為得到較好的垂向振動效果，動力總成繞曲軸轉動方向的頻率，和垂直方向頻率要重點關注。這兩個方向的頻率間隔一般要大于2Hz，考慮到動力總成各個方向振動的耦合性，建議各個方向的頻率間隔應大于1Hz。頻率的設定范圍和6個方向的解耦目標值參考表4。

2.案例背景 振動模態是彈性結構固有的整體特性。通過對軌道客車車體進行模態分析，可以得到車體固有頻率和相應的振型，避免車體的共振（尤其是車體與轉向架之間）引發災難性的后果。3.有限元模型介紹 整車模型主要采用殼單元模擬，主要設備（如空調、變流器等）采用質量點模擬，設備與車體的連接通過MPC約束模擬。模型共包括殼單元1222916個，質量單元6個。

圖4 轉向中間軸萬向節相位角03 Adams Car建模及仿真分析轉向力矩波動分析模型是包含轉向系統的前懸架裝配模型，子系統包括轉向子系統、前懸架子系統和懸架臺架子系統。轉向系統硬點如下：創建轉向子系統時，十字萬向節鉸鏈類型使用universal定義。I Part選擇與萬向節主動叉固連的部件，J Part選擇與萬向節從動叉固連的部件。

，在運動學動力學分析中引入有限元彈性因素，進行剛彈耦合分析，可以在動力學分析中考慮部件彈性的影響，同時可以在動力學分析過程中考察動態應力和變形； -吊裝機構重要部件的疲勞壽命計算； -吊裝機構驅動控制系統與機械系統的機電一體化協同分析，研究機械系統在驅動控制作用下的響應特性。

一個連續體實際上有無窮多個自由度，有限元分析時將連續的無窮多個自由度問題離散成為離散的有限多個自由度的問題，此時，結構的自由度也就有限了。因此，可以這樣理解，一個自由度對應一階，連續體有無窮多階。像彈簧--質量模型為單自由度系統，故對應的頻率只有一階。兩自由度系統有兩階。一個具體的系統，每一階對應著特定的頻率、阻尼和模態振型。

（本文重點分析模態頻率，暫不進行振型分析） 7、參考文獻[1]白靜峰.空調系統的流固耦合振動及其控制研究.2017.河北工業大學,MA thesis.最后的最后，有不足之處歡迎指出，咱們一起探討、一起進步。