汽车轮毂模态分析.ppt

基于ABAQUS，对汽车轮毂进行模态分析，1 .研究汽车模态2的意义。模态分析和NVH问题NVH概念NVH问题NVH问题NVH特性研究方法3。轮毂实例分析，1。研究汽车模态的意义，从而分离整车各部件的模态，防止各部件之间共振引起的振动噪声问题。将整车各部件的怠速频率与发动机的怠速频率分开，以防止怠速时整车各部件因发动机激励而共振。研究了各部件模态频率与发动机阶次激励的重合点，以防止重合点处的振动和噪声放大。研究了各部件模态频率与路面激励频率的一致性，以防止路面激励引起的振动噪声和平滑度。研究人体敏感频率与人体、座椅和其他系统频率的一致性，以提高驾驶员和乘客的舒适度。汽车结构的动态设计。建立整车振动模型后，汽车结构的动态设计成为可能。其步骤是：建立整车振动模型，计算汽车在各种工况下的振动响应，提出改进的目标函数，确定待修改部件结构参数修改的计算是基于原整车模型，通过摄动法或其他方法推导出修改后的整车振动模型，以及模态分析在汽车工程中的作用。模态分析的最终目的是识别整车系统和子系统的模态参数，为结构系统振动特性分析、振动故障诊断和预测以及结构动态特性优化设计提供依据。模态分析的应用可以概括为以下几个方面：评估现有结构系统的动态特性，评估新产品设计中结构的动态特性，优化设计，诊断和预测结构系统故障控制结构的辐射噪声识别系统的载荷；2.模态分析与汽车的NVH问题。NVH概念NVH是英语中噪音、振动和刺耳声的缩写。NVH反映了乘客感受到的噪音、振动和相关的动态不适。声学振动的粗糙度描述了由噪音和振动引起的不舒服的感觉，所以有人称之为不舒服。总之，它是人体对振动和噪声的主观感受，与振动和噪声的瞬时性有关，不能用客观的测量方法直接测量。NVH问题概述，1。噪声问题主要包括发动机噪声、进排气噪声、轮胎噪声、传动齿轮啮合噪声、内板振动噪声、制动噪声等。2.振动问题主要包括乘客感觉到的方向盘、底盘和座椅的振动、发动机运动部件的不平衡旋转和往复运动、曲轴的可变气体载荷、传动轴万向节的可变扭矩引起的振动等。3.声学振动粗糙度的问题减少了由不平稳的运动、颠簸、碰撞和乘客感觉到的汽车的刺耳异常噪音引起的不适。解决NVH问题的方法，1。控制振动源和噪声源，改善产生振动和噪声的零件的结构，改善其振动特性，避免共振；改善旋转元件的平衡；提高零件的加工精度和装配质量，减少相关部件之间的冲击和摩擦；改善车身结构和刚度。2.阻尼部件用于控制振动和噪声的传递路径以减少振动，如悬架中的扭转减振器和阻尼弹簧。分析和改进部件结构，提高密封性能；采用各种隔声材料研究汽车内部的隔声结构，提高汽车内部的隔声性能。NVH特性研究方法，1。多体系统动力学方法主要应用于底盘悬架系统、转向传动系统的建模和低频范围的分析。2.一方面，有限元法可以用来研究车身结构的振动；另一方面，它可以用来分析内腔噪声。3以轮毂为例进行分析，轮毂是汽车的重要组成部分，因为它不仅承受着整车的重量，还通过旋转轮胎承受来自路面的水平力和冲击力等交变载荷，制动力也会作用在轮毂上，因此复杂的工况对轮毂的要求越来越高。它直接影响汽车的整体行驶稳定性、安全性、可靠性、乘坐舒适性、牵引力和外观，对汽车的整体能耗和轮胎寿命有较大影响。为什么要进行轮毂模态分析？轮毂的基本结构。轮辋是汽车轮毂中与轮胎直接接触的部分，起着支撑轮胎的作用。轮辋两侧的突出部分由胎圈座和轮辋组成，胎圈座与轮胎胎圈直接接触的部分起到支撑轮胎径向力的作用；轮辋用于保持和支撑轮胎的方向。此外，轮辋有一个轮胎气门嘴孔。轮辐是连接轮辋和中心孔的零件，起着重要的承载作用。它的强度决定了轮毂的整体强度。轮辋、辐条、螺栓孔、中心孔、轮毂通常由轮辋和辐条组成。根据车轮的分类，车轮钢轮毂可分为钢、铝合金、镁合金等。车轮钢轮毂的主要优点是制造工艺简单，成本相对较低，抗金属疲劳能力强，这就是我们通常所说的廉价和强大。然而，钢制轮毂的缺点比较突出，即外观不够美观，重量大，惯性阻力大，散热差，很容易生锈。铝合金轮毂重量轻，惯性阻力小，制造精度高，高速旋转时变形小，惯性阻力小，有利于提高汽车直线行驶性能，降低轮胎滚动阻力，从而降低油耗。合金材料的导热系数约为钢的三倍，具有良好的散热性能，可对汽车制动系统、轮胎和制动系统的散热起到一定的作用。镁合金轮毂比铝合金轻，惯性阻力小，制造精度高。近年来，它已经应用于豪华车，但成本相对较高，价格相对昂贵。根据轮辐，有两种类型：轮辐板型和轮辐型。轮辐式：车轮可分为钢丝轮辐式车轮(a)和铸造轮辐式车轮(b)。轮辋a的结构与自行车轮相同，但由于价格高，维修和安装不方便，实际使用不多。轮辋是用螺栓和特殊形状的衬垫固定在辐条上的，主要用于重型卡车。钢丝轮辐轮(A)、铸造轮辐轮(B)、轮辐板：目前，普通轿车和中小型卡车普遍使用轮辐板轮，如图所示，由挡圈、轮辋、轮辐板和气门出口组成。用于连接车轮轮毂和轮辋的钢片称为轮辐板。大部分是通过冲压制成的，少数是用轮毂铸造的。后者主要用于重型车辆。轮辐板轮辋是目前使用最广泛的轮毂形式。它的特点是把轮圈和轮辐铸造成一个整体。其优点是重量轻、尺寸精度高，在一定程度上可以明显改善车轮的气动特性，从而降低部分汽车油耗。轮辐板轮毂结构，ABAQUS模态分析的具体步骤，1 .构成部分2。第三节。组件4。分析步骤5。互动步骤6。负载7。网格8。操作(解决方案)9。可视化(后处理)，ABAQUS单元，1。组件，创建组件1。使用ABAQUS CAD模块建模2。对外进口，2。断面性质，高端车或高端车一般都采用铝合金轮毂，低端或低端车大多采用钢制轮毂。定义材料属性选择铝合金材料密度为2.710-9t/mm3，弹性模量为70000兆帕，泊松比为0.33，创建材料属性，创建横截面属性，分配横截面属性，3。分析步骤，进入分析步骤模块，选择线性扰动分析步骤作为分析步骤的类型，然后选择频率分析，特征值求解器选择lanczos，然后提取10阶固有频率。4.载荷，定义边界条件：在实际工作中5.网格：首先，选择的网格属性是四面体自由网格划分技术，然后选择种子密度，根据划分的实际密度将全局种子的近似全局大小设置为8。元素类型为三维立体四面体C3D10元素类型，即10节点二级四面体元素，6。后处理、第一模式(轮辋型同向斜振动)、第二模式(轮辋型同向斜振动)、第三模式(轮辋扭转振动)、第四模式(轮辋前后振动)、第五模式(轮辋型反向斜振动)、第七模式、第八模式、第六模式、第九模式、第十振动模式、铝合金轮毂和钢轮毂的固有频率和特征值、铝合金轮毂、钢轮毂和钢轮毂的固有频率对比曲线，具有钢材料属性的车轮的固有频率高于具有铝材料属性的车轮。当材料特性为钢，材料特性为铝时，频率变化很小，可见材料特性对轮毂的固有频率影响很小。1、铝合金轮毂的优点，省油均匀，每个铝合金轮毂比相同尺寸的钢制轮毂轻2公斤。根据日本的实验，一辆5座汽车每减重1公斤，每年可以节省20L汽油。然而，美国汽车工程师学会公布的研究报告指出，尽管铝合金车轮比普通钢车轮更贵，但每辆跑20，000公里的汽车节省的燃料成本足以支付成本。3.散热良好的铝合金的导热系数是钢的3倍。散热效果好，长距离高速行驶时能保持轮胎在合适的温度，使制动鼓和轮胎不易老化。4.圆度好，精度高达0.05毫米，工作平衡功能好，有利于消除车身过长和方向盘振动的现象。5.耐用的铝合金轮毂比钢制轮毂具有更高的抗冲击性、抗拉强度和热强度。这也是铝合金在国防工业和航空工业中发挥重要作用的原因之一。6、美观通常钢轮毂由于生产限制，形式单调，缺少变化；铝合金轮毂有多种方案，具有良好的光泽和色彩效果，进而提高汽车的价值和美感。应用时，为了避免共振，轮毂振动频率要避开外部激励频率。外部激励主要包括道路激励频率和发动机振动频率。根据工程经验，城市快速路和较好道路的激励频率大多在3Hz以下，不平坦道路的激励频率一般在11Hz以下。发动机的振动频率如