电子产品世界

引言

汽车的行驶平顺性以及声学性能的改进，除了需要花费精力对组成系统的单个零件进行细致的分析设计之外，更重要的是需要对整个悬架系统以及组成系统的零部件之间的相互作用进行精确研究。通常，由于对单个零件在系统性能中的影响估计不足，有些公司在花费大量的人力物力对悬架或阻尼系统元件进行单独研发后，得到的系统性能却不尽如人意。

威巴克公司作为全球汽车工业领域内振动和声学控制技术的领先者，在多年的产品研究和开发实践中积累了丰富的经验，形成了自己独特而有效的产品开发体系。在威巴克公司，无论是开发新的汽车底盘零件或是对现有底盘零件进行性能优化，总是先从整体上对汽车子系统的振动性能进行研究，识别现存的性能改进空间，然后再通过零件设计技术对单个产品的性能进行优化，最终通过多个阶段的测试来验证所开发的零件成功与否。

零件开发及试验验证技术

基于台架试验研究所获得的详细的系统特性信息，可以用来建立计算机模拟模型。模型包含了所有悬架元件，还有控制臂或连接杆件，有时还会包含具有理想刚性的副车架，元件之间通过耦合元件或力单元相互连接（见图1）。模型通过对舒适性有影响的零件特性参数来描述。通过开关变量来控制被模拟零件的开或关，以便对比试验结果和计算结果，分析零件对系统性能的影响以及估计解决方案对系统性能的改进空间。系统中的每个零件都可用具有理想特性的元件替代进行性能贡献分析，以评价它们各自对系统性能的影响。被优化零件的性能改进空间则可以通过初始状态和理想状态下的性能对比来估计。将贡献分析和性能改进潜力分析技术相结合，可以大大节省设计成本。贡献分析完成后可以确定主要的被优化零件，例如，充液减振器活塞连杆的摩擦力是小激励下寄生刚度升高的主要来源，但用一个价格昂贵的低摩擦减振器来替代它并非绝对必要，通常为现有减振器匹配一个改进后的顶部支撑就可以达到所需的舒适性效果。

图1 多体系统动力学模型

大多数悬架零件都表现出很强的非线性特性，这意味着其动力学特性依赖于振动幅值、预应力和温度等因素。测量非线性零件时，选择试验参数以及试验条件，同实际使用条件一致这一点非常重要。威巴克公司开发了一整套的标准试验用于汽车振动控制类零件的测试，包括零件刚度特性的准静态测试、识别动刚度对试验频率依赖性的频率测试、零件的动刚度同激励幅值之间的依赖特性的扫幅测量以及确定几何非线性特性对动刚度影响的预载荷试验等。首先，原型样件将按这些标准方法进行评价，测试结果同零件设计图纸相比较，如果原型样件达到了所有技术要求则会被安装到车桥上进行总成台架测试。

图2 车桥试验台架

威巴克公司自主开发建造了多种类型的车桥试验台架（见图2）用于汽车车桥总成的试验分析。所有试验中，车桥都通过3轴向载荷测量单元连接到试验台架的刚性框架结构上。这些载荷测量单元位于车桥同车身相互作用点的位置，用于检测车桥和车身之间的内部力。与零件的台架试验相比，车桥分析中的主要挑战在于它是一个单输入/多输出系统。如果轮毂在一个方向上被激励，在所有同汽车底盘相互作用的界面上都会产生响应力。

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关键词： 底盘系统零件 振动性能 优化技术