转向系统模态分析方案

上次为大家分享了一篇转向系统技术文章，今天分享大家关于转向系统模态分析方案，希望对大家有所帮助。

1.转向系统的作用

用来改变或保持汽车行驶或倒退方向的一系列装置称为汽车转向系统(steering system)。汽车转向系统的功能就是按照驾驶员的意愿控制汽车的行驶方向。汽车转向系统对汽车的行驶安全至关重要，因此汽车转向系统的零件都称为保安件。汽车转向系统和制动系统都是汽车安全必须要重视的两个系统。

2.转向系统图解

3. 转向系统模态分析意义

汽车转向系统的模态是汽车设计必须关注的一个指标。一般发动机的怠速频率为 25～28 Hz，如果转向系统的一阶频率与发动机的怠速频率重合，就会产生共振，从而产生共振噪音、方向盘抖动等问题，影响汽车行驶的平顺性和舒适性。通过大量的工程实践检验发现，汽车转向系统的一阶频率模态要大于发动机的怠速，一般达到40～45Hz为宜。

4.有限元模型处理

4.1网格划分

采用专业前处理软件Hypermesh进行网格划分，Optistruct进行模态求解。为保证求解精度需设定网格划分标准。

网格检查标准

4.2模型装配

整个数据装配过程中，所有连接关系需与实际相符要用有限元法建立，不能设定绑定接触，接触�����设定会造成局部刚度偏大，造成分析的不准确，很大可能使模态分析结果偏高。

4.3特殊位置转向节处理

转向节位置对于经验不足工程师通常不做自由度释放处理，实际模拟过程中有多种方式。比如用Cbush单元、Rigid+Beam单元、Rigid单元模型。本次数据用Rigid单元释放自由度进行模拟。

5. 转向系统模态分析结果

6.转向节模态分析结果

此案例仅仅代表转向位置不同自由度处理方式对特定转向节之模态影响，不代表对转向系统的影响。实际中转向节自由度处理方式不同，对整个转向系统的影响不是非常巨大。对于rigid单元约束1236自由度，其模态结果如下图：

对于rigid单元约束123456自由度：

由上图经过对比，可以发现两种方案的模态和振型是有很大的差别的，采用rigid单元进行局部约束方式其效果可等效为转向节实际工况，因此此种方式可用于streering系统转向节的搭建。