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汽车后视镜抖动的试验和仿真分析

2020-03-18 02:26:05

 

  1 概述

  车外后视镜是汽车主动安全的重要装置之一,是驾驶员获取汽车两侧和后方等外部环境信息的工具,也是保证汽车行驶安全的重要工具。在汽车行驶过程中,路面激励、发动机和传动系统的振动都会引起车身振动,可能造成后视镜不同程度的抖动。严重的抖动会造成后方视野不清,导致驾驶员因判断失误进而引发交通事故。根据文献统计,我国因后视镜设计制造缺陷造成的交通事故占交通事故总数的30%,而美国所占比例为20%,尤其在高速公路上,此比例高达70%。因此,后视镜除了满足有关法规和标准要求,合理选择曲率半径、镜面大小外、安装位置外,必须注意后视镜的动态特性。

  2 问题的提出

  在国内某一款乘用车的道路实验过程中发现:后视镜不仅在怠速工况下发生严重抖动,并且在高速行驶和粗糙路面上行驶也有明显的抖动。使驾驶员观察视野模糊,不仅易造成驾驶员视力疲劳,而且无法及时准确的判断两侧和后方的情况,存在较大的安全隐患。本文针对此问题进行了分析和改进。

  3 实验模态分析

  为了获取后视镜的真实工作状况,在整车上进行试验,测试后视镜的动态特性时采用锤击激励。实验的数据采集前端采用LMS公司的SCADIII,力锤采用PCB公司的HEV200,传感器采用PCB公司的三向加速度传感器,数据分析处理软件采用Test.LAB 9等进行实验。

  传感器的布置位置见图1

  

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  图1 后视镜传感器布置位置

  数据采集截止频率为512Hz,频率分辨率为0.5Hz,通过分析可得到如下结果:

  

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  图2 后视镜模态计算结果

  从试验结果看出,后视镜的模态频率偏低,很容易被发动机、传动系统以及路面所激励,是导致后视镜抖动的重要原因。

  4 后视镜数值模拟分析

  针对本款车出现的后视镜抖动的问题,如果单纯采用试验方法寻求问题的成因会困难、而且耗时。为了快速找出结构的设计缺陷并提出修改建议,本文采用仿真模拟方法,对后视镜结构进行结构模态分析,检查找出结构中存在的问题,提出涉及更改建议。

  4.1 有限元模型的建立

  为了使后视镜模态分析在接近于实际情况的条件下进行,采用后视镜安装在前门的状态下进行分析,后视镜及前门的有限元模型是在HyperMesh中完成的,在有限元模型中,采用四面体单元TETRA4,钣金件的单元划分以四边形单元CQUAD4为主,过渡单元用三角形单元CTRIA3,并控制在3%内,铰链轴采用RBE2单元进行模拟,焊点采用CWELD单元进行模拟、胶采用实体单元进行模拟。有限元模型如图3所示:

  

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