振动模拟分析在汽车零部件开发中的应用.docx

振 动模拟分析在汽车零部件开发中的应用 刘春生（东风南方实业集团有限公司 ， 广 东 深 圳518030）摘要： 根据产品设计振动实验流程和判定标准， 利用计算机软件对日产 D53A 汽 振 动模拟分析在汽车零部件开发中的应用 刘春生 （东风南方实业集团有限公司 ， 广 东 深 圳 518030） 摘要： 根据产品设计振动实验流程和判定标准， 利用计算机软件对日产 D53A 汽车 DVD 盒支架振动模拟分析， 并根据模拟分析结 果对产品形状进行优化设计并确定了设计方案。 一方面使产品功能得到了最大限度的满足， 另一方面又降低了产品试验成本， 缩 短了产品开发周期， 避免了因支架强度造成的车辆召回以及因设计变更造成的成本损失。 关键词： 振动模拟； 设计优化； 汽车零部件开发 中图分类号： TP39 文献标识码： A 文章编号： 1009－9492 (2011) 08－0022－03 1 引言 车 载 DVD 大部分安装在汽车仪表中控 台 上 ， 主 要 在 随机载荷作用下工作 ， 其支架承受随机振动激励的作用 ， 其特殊的工作环境决定了了解其振动特性的重要性 ［1］。 不 合理的支架结构设计会产生剧烈的振动、 噪声， 从而导致 电子板路 断 裂 、 元器件脱焊等现象 ， 不 但 会 影 响 DVD 正 常的播放， 而且会降低 DVD 的寿命； 同时 DVD 工作过程 受到来自汽车中控台的随机振动激励 。 为 了 保 证 DVD 的 正常播放 ， 产品要求支架以及 DVD 盒在随机振动中按照 日产振动试验标准 28401NDS01 ［3］， 在 X、 Y、 Z 三个方向 共振频率都不低于 100Hz。 产品材料规格如下： 左支架 （LH）： SP610 （SECC） T2.0； 右支架 （RH）： SP610 （SECC） T2.0； DVD 盒： 重 1350g。 中易发生随机疲劳 破 坏 因 此 ， DVD 支架在汽车行驶 ［2］ 。 3 振动模拟分析流程 ［4］ 过程中的 受 力 、 工作效率。 2 产品介绍 变形及结构振动特性直接影响到 DVD 的 当进行计算机振动模拟分析时 ， 需要 对 现 有 3D 形 状 进行前处理， 包括结构重建和网格划分等， 然后对分析对 象进行边界约束， 模态分析， 然后再加上车辆激励进行相 应分析。 具体分析步骤如图 2 所示。 日产 D53A 车型设计发行 DVD 盒支架 以 及 DVD 盒 形 状式样如图 1 所示。 DVD 盒通过左右两个各 2 个 M5 螺栓 安装到支架上， 然后支架总成通过底部左右各 2 个 M8 螺 栓固定在驾驶室中控驾驶台上。 在汽车行驶过程中， 支架 图 2 分析流程图 4 振动模拟分析 ［4］ （1） 支架有限元模型建立 根据几何模型建立有限元模型 （如图 3）， 图 1 DVD 盒以及支架装配示意图 将 DVD 盒 收稿日期： 2010－11－19； 修订日期： 2011－05－29 22 机电工程技术 2011 年第 40 卷第 08 期化形状模型简化为质心 M 点， 重量为 1350g， 支架材料为镀锌板 SECC 机电工程技术 2011 年第 40 卷第 08 期 化 形状模型简化为质心 M 点， 重量为 1350g， 支架材料为镀 锌板 SECC T2.0， 参数如表 1 所示。 图 5 频域功率谱图 图 3 DVD 盒以及支架装配有限元模型 表 1 SECC 材料参数表 材料 密度 弹性模量 泊松比 7850kg/m3 SECC 2.08GPa 0.28 （2） 边界条件 图4 中 A、 B、 C、 D 四处为支架与车体相连接部位， 约 束其绕 X、 Y、 Z 方向的转动自由度， 释放平移自由度 ［4］， 便于施加加速度功率谱。 （3） 随机振动激励 在图 3 支架上 A、 B、 C、 D 四点处施加振动试验标准 28401NDS01_4 VI/07 （图 4 所示） 的振动功率谱激励 ， 得 到频域功率谱图 （如图 5） 以及转化后的时域加速度谱图 （如图 6）。 图 6 时域加速度谱图 表 2 振动模拟分析结果 5 支架形状设计优化 针对模拟振动试验结果不能满足产品要求的情况， 同 日产 NTC 设计担当进行电视会议交流 ， 一致认为 DVD 支 架产品共振频率提高从两个方面来着手： 一是增加支架厚 度， 通过支架本身固有振动频率的增加来增加共振频率 ； 二是在左右支架中增加一根连接支架， 如图 7 所示， 通过 增加支架在 Y 周方向上的刚性来增加共振频率