文档介绍：63栏目主持:齐健投稿信箱:******@CAD/CAM与制造业信息化·2013年第9期混合建模方法在某叉车方向盘振动分析中的应用□安徽合力股份有限公司陈先成高静轩田红周一、概述随着人们对驾驶舒适性和环境保护要求的提高,叉车的NVH问题日渐显现出来,特别是与人体直接接触的叉车部件(比如方向盘、座椅和脚底板等)的振动问题,会引起叉车驾驶员重点关注。国内的一些工业车辆制造企业开始在NVH方面逐步加大研发投入,并取得了良好的工程应用效果,同时一些商业软件(比如LMS、HyperWorks等)在企业中的应用也推动了叉车NVH技术研发的进步。工业车辆的振动问题往往很复杂,涉及很多系统与部件,因此建立车辆整体的动力学模型非常困难,通常是根据工程师的经验对整车进行简化,主要研究一些与振动传递路径相关的部件的动力学参数。传统的方法是建立这些部件的有限元模型,再进行自由模态分析或约束模态分析,然后为其结构的动力学特性修改提供意见,而本文中的采用混合建模方法是将复杂系统根据联接关系分成若干子结构,对一些通过有限元分析很难准确获得其模态参数的子结构使用试验模态分析方法建立其动力学模型,对其他较为简单的子结构采用有限元法建立动力学模型,最后通过模态综合理论得到全系统的动力学模型,这样获得的系统级模态参数会有较好的精度,后续的振动分析与设计会更加可靠。本文以某叉车的方向盘振动分析为例,研究从发动机到方向盘振动传递路径上的主要部件(车架、护顶架和方向盘前板机构)的系统级模态参数,找到影响方向盘振动的关键模态频率,并提出修改模态频率的方案来改进方向盘振动,最后通过试验验证方案有效。二、,其中自由界面对被试验的子结构相对比较容易实现,可以通过弹性绳或柔性支撑将子结构悬挂或安置,因此混合建模中使用的方法采用自由界面的模态综合法,并重点以Hou方法给予介绍,至于固定界面的模态综合法的原理和应用可以参考文献。(1)主模态。当界面自由时,子结构的自由振动方程为: (1)通过特征值和特征向量分析,得到归一化的模态矩阵Φ(通常为截断的模态集),满足正交条件:,,模态坐标系ρ和物理坐标系x之间的变换公式如下,并将物理坐标系x分解为非界面坐标xi和界面坐标yj。 (2)因此界面坐标xj与模态坐标系ρ之间的坐标变换公式为: (3)(2)子结构的坐标变换与综合。假如将系统分为A、B两个子结构,子结构B模态参数可以通过试验模态法求出,子结构A的模态参数通过采用有限元分析求得,对子结构A建立振动方程如下: (4)利用公式(2)和正交条件对公式(4)变换得到子结构A的振动方程如下所示: (5)同样可得的子结构B的振动方程如下所示: (6)将子结构A的界面模态矩阵写成,其中为方阵,为剩余界面模态。两个子结构的界面位移协调条件和力的平衡条件如公式(7)所示。,