汽车轮毂模态分析演示文稿

汽车轮毂模态分析演示文稿目前一页\总数三十三页\编于九点（优选）汽车轮毂模态分析目前二页\总数三十三页\编于九点一.研究汽车模态的意义二.模态分析与汽车NVH问题NVH概念NVH解决的问题NVH特性研究方法三.轮毂实例分析目前三页\总数三十三页\编于九点一.研究汽车模态的意义使整车中各部件模态分离，防止各部件之间共振引起的振动噪声问题。是整车中各部件与发动机的怠速频率分离，防止整车中部件在怠速时因发动机激振而共振。研究各部件模态频率与发动机阶次激励中的重合点，防止在重合点出振动噪声放大。研究各部件模态频率与路面激振频率的重合，防止路面激振带来的振动噪声和平顺性问题。研究人体敏感频率和车身、座椅等系统的频率重合，增加驾驶员和乘客的舒适度感觉。目前四页\总数三十三页\编于九点汽车结构动态设计在建立了汽车整车振动模型后，汽车结构的动态设计成为了可能，其步骤是：建立汽车整车的振动模型计算汽车在各种工况下的振动响应提出改进目标函数，确定应该修改的部件结构参数修改量的计算以原整车模型为基础，利用摄动法或者其他方法导出经过修改过的汽车整车振动模型目前五页\总数三十三页\编于九点模态分析在汽车工程的作用模态分析的最终目标是识别出整车系统以及子系统的模态参数，为结构的系统振动特性分析、振动故障诊断和预报以及结构动力特性的优化设计提供依据。模态分析的应用可以归结为以下几个方面：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系统的载荷目前六页\总数三十三页\编于九点二.模态分析与汽车NVH问题NVH概念NVH是英文noise（噪声）、vibration（振动）、harshness（声振粗糙度）的缩写。NVH反映的是乘员感受到的噪声、振动以及相关的动态不舒适性。声振粗糙度描述的是噪声和振动使人不舒适的感觉，因此有人称之为不平顺性。总之，它是人体对振动和噪声的主观感受，与振动和噪声的瞬态性质有关，不能直接用客观测量方法来度量。目前七页\总数三十三页\编于九点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、传动系齿轮啮合噪声、车内板振动噪声，制动噪声等。2.振动问题主要包括乘客感觉到的方向盘、底盘和座椅的抖动，发动机运动件的不平衡旋转和往复运动、曲轴的变动气体负荷、传动轴万向节变动力矩引起的振动等。3.声振粗糙度问题降低乘客感受到的汽车非平稳运动、颠簸、冲击和刺耳的异常噪声等引起的不舒适问题。目前八页\总数三十三页\编于九点解决NVH问题的方法1.对振动源和噪声源的控制改善产生振动和噪声的零部件的结构，改善其振动特性，避免产生共振；改进旋转原件的平衡；提高零部件的加工精度和装配质量，减小相对原件之间的冲击与摩擦；改善车身结构，提高刚度等。2.对振动和噪声的传递途径控制采用阻尼元器件减小振动，比如悬架中的扭振减振器，减振弹簧等；分析改进元件结构，提高密封性能；采用各种隔音材料的应用，研究隔音结构，提高汽车内部的隔音性能。目前九页\总数三十三页\编于九点NVH特性的研究方法1.多体系统动力学法主要应用于底盘悬架系统、转向传动系统低频范围的建模与分析。2.有限元法一方面，可用于研究车身结构振动；另一方面，可用于对车室内部空腔噪声分析。3.统计能量分析法将系统分解为多个子系统，研究他们之间的能量流动和模态响应的统计特性。适用于结构、声学等系统的动力学分析。4.边界元法研究车体振动和车室内部空腔噪声的声固耦合系统。目前十页\总数三十三页\编于九点三.轮毂分析实例轮毂是汽车的重要部件，由于它不但要承受整车的重量，通过转动的轮胎还要承受水平方向的作用力和由路面传来的冲击力等交变载荷，制动力也会作用在轮毂上，如此复杂的工作条件使得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、平顺性、牵引性及外观形象，对汽车整体能源消耗，轮胎的寿命都有较大的影响。为什么进行轮毂模态分析？目前十一页\总数三十三页\编于九点轮毂的基本结构轮辋是汽车轮毂上与轮胎直接接触的部分，起到支撑轮胎的作用。在轮辋的两侧突起部分有胎圈座和轮缘组成，胎圈座与轮胎的胎圈直接接触的部分起到支持轮胎半径方向力的作用；轮缘起到保持并支撑轮胎方向的作用。此外，轮辋上还有放置轮胎气门嘴的气门孔。轮辐是连接轮辋与中心孔的部分，起到重要承载作用。它的强度决定了轮毂整体强度。轮辋轮辐螺栓孔中心孔轮毂通常由轮辋和轮辐两部分组成目前十二页\总数三十三页\编于九点轮毂的分类

按车轮材质：可分为钢制、铝合金、镁合金等车轮

钢制轮毂最主要的优点就是制造工艺简单，成本相对较低，而且抗金属疲劳的能力很强，也就是我们俗称的便宜又结实。但钢质轮毂的缺点也相对比较突出就是外观不够美观，重量较大惯性阻力大，散热性也比较差，而且非常容易生锈。铝合金材质轮毂重量较轻，惯性阻力小，制作精度高，在高速转动时的变形小，惯性阻力小，有利于提高汽车的直线行驶性能，减轻轮胎滚动阻力，从而减少了油耗。合金材质的导热性能又是钢的三倍左右，散热性好，对于车辆的制动系，轮胎和制动系统的热衰减都能起到一定的作用。镁合金材质轮毂重量比铝合金还要轻，惯性阻力更小，制作精度更高，近年来在豪华车型有所应用，不过成本比较高，价格较贵。目前十三页\总数三十三页\编于九点按轮辐分：有辐板式和辐条式两类。辐条式：车轮有可分为钢丝辐条式车轮（A）和铸造辐条式车轮（B），A轮辋的结构和自行车车轮相同，不过由于价格昂贵，且维修安装不方便，故实际使用并不多；B轮辋是用螺栓和特殊形状的衬块固定在辐条上，它多用于重型货车上。钢丝辐条式车轮（A）铸造辐条式车轮（B）目前十四页\总数三十三页\编于九点辐板式：目前，普通轿车和轻、中型货车普遍采用辐板式车轮，这种车轮如图所示，由挡圈、轮辋、辐板和气门嘴伸出口组成。车轮中用以连接轮毂和轮辋的钢质圆盘称为辐板，大多是冲压制成的，少数是和轮毂铸成一体，后者主要用于重型汽车。辐板式轮辋是目前应用最为广泛的轮毂形式，它的特点是将轮辋和轮辐铸成一体，优点是质量轻、尺寸精度高、某种程度上可以明显改善车轮的空气动力学特性，从而降低一部分汽车油耗。辐板式轮毂结构目前十五页\总数三十三页\编于九点ABAQUS进行模态分析的具体步骤1.部件2.截面3.装配4.分析步5.相互作用6.载荷7.网格8.作业（求解）9.可视化（后处理）目前十六页\总数三十三页\编于九点ABAQUS单位目前十七页\总数三十三页\编于九点1.部件创建部件1.利用ABAQUS的CAD模块建模2.外部导入目前十八页\总数三十三页\编于九点2.截面属性高端车或者高配车型一般全部用铝合金轮毂，低档或者低配车型的则大都使用钢制轮毂。定义材料属性选择铝合金材料密度为2.7×10-9t/mm3弹性模量为70000MPa泊松比0.33目前十九页\总数三十三页\编于九点创建材料属性创建截面属性指派截面属性目前二十页\总数三十三页\编于九点3.分析步进入分析步模块，分析步的类型选择线性摄动分析步，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。目前二十一页\总数三十三页\编于九点4.载荷定义边界条件：在实际工况中，轮毂轴承是通过法兰盘轮毂的螺纹孔与螺栓固定联接，所以对所有的螺栓孔处施加全约束。目前二十二页\总数三十三页\编于九点5.网格首先选择的网格属性为四面体自由网格划分技术，然后选择布种密度，根据实际划分的疏密情况全局种子近似全局尺寸设置为8。目前二十三页\总数三十三页\编于九点单元类型选择三维实体四面体C3D10单元类型，即十节点二次四面体单元目前二十四页\总数三十三页\编于九点6.后处理1阶振型（轮辋Ⅰ型同向倾斜振动）目前二十五页\总数三十三页\编于九点2阶振型（轮辋Ⅱ型同向倾斜振动）目前二十六页\总数三十三页\编于九点3阶振型（轮辋扭转振动）目前二十七页\总数三十三页\编于九点4阶振型（轮辋前后振动）目前二十八页\总数三十三页\编于九点5阶振型（轮辋Ⅰ型反向倾斜的振动）目前二十九页\总数三十三页\编于九点7阶振型8阶振型6阶振型目前三十页\总数三十三页\编于九点9阶振型10