基于模态分析的汽车转向盘怠速抖动优化

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转向系统模态对怠速振动的影响

转向系统模态对怠速振动的影响高岩许春铁长安汽车股份有限公司汽车工程研究总院CAE工程所摘要: 在设计前期，应用HyperWorks软件，建立转向系统的有限元模型并进行模态分析，对比发动机怠速转速，使转向系统模态值达到能够与发动机怠速转避频的需求，有效的降低怠速振动，提高整车的NVH性能。

关键词: HyperWorks，转向系统，怠速振动，NVH1 引言近年来，随着客户对汽车节能、环保的要求不断的提高，汽车的NVH性能逐渐成为汽车研发过程中关注的重点。

而怠速振动是整车NVH性能中非常重要的组成部分，也是汽车用户对汽车品质最敏感的主观感受，所以，高品质的汽车一定具有高品质的怠速振动特性，必须在设计过程中予以重点考虑。

在以往的怠速振动性能开发中，往往都是样车开发后期，采用试验手段对关键子系统进行调校，来控制发动机怠速附近的振动。

但是由于此时很多设计基本已经冻结，无法做大的调整，导致达不到好的效果，而随着CAE技术的不断提升，在设计前期，就可以通过虚拟样机的方法，对整车的怠速特性进行模拟，验证并优化相关子系统，达到设计标准。

影响整车怠速振动特性的主要因素有悬置系统的布置及刚度选择、转向系统的固有频率、白车身的模态以及怠速的激振频率范围。

在本文，将重点讨论转向系统固有频率以及怠速激振的频率范围对怠速振动的影响。

2 基础分析2.1 有限元模型的截取利用HyperMesh建立转向系统、白车身有限元模型：截取白车身前端有限元模型，车身采用shell单元进行网格划分、焊点采用CWELD单元进行模拟、粘胶采用实体单元进行模拟。

如图1所示：图1 转向系统有限元模型2.2基础模态分析约束车身截取面123自由度，对转向系统进行模态分析，分析结果为31.8HZ。

图2 转向系统垂向模态3 分析评价3.1 分析评价发动机怠速转速，开空调状态950n，通过计算发动机怠速激励频率与转向系统模态接近，发生共振。

怠速振动计算值过高。

3.2 优化分析1、Altair的OptiStruct模块进行料厚优化寻找转向系统的薄弱环节。

某商用车怠速方向盘振动优化

10.16638/ki.1671-7988.2018.10.010某商用车怠速方向盘振动优化涂晴1,2，邓磊1,2，夏林林1,2，陈东1,2，靖娟3（1.江铃汽车股份有限公司产品开发技术中心，江西南昌330052；2.江西省汽车噪声与振动重点实验室，江西南昌330052；3.江西制造职业技术学院，江西南昌330052）摘要：某商用车关空调工况时怠速方向盘的振动影响了该车的舒适性。

文章利用振动传递路径和频响测试方法准确判断出了导致方向盘振动的具体原因，并应用有限元方法快速寻找到了降低方向盘振动的最佳优化方案。

实车测试结果表明优化后的方向盘振动明显改善，主观评价达到设定目标，验证了优化方案的有效性。

关键词：方向盘；怠速振动；优化；有限元分析中图分类号：U461.4文献标识码：B文章编号：1671-7988(2018)10-31-04Optimization of Steering Wheel Vibration of a commercial Car under Idle Condition Tu Qing1,2, Deng Lei1,2, Xia Linlin1,2, Chen Dong1,2, Jing Juan3( 1.Product Development and Technology Center, Jiangling Motors Co. Ltd., Jiangxi Nanchang 330052;2.Jiangxi Key Laboratory of Vehicle NVH, Jiangxi Nanchang 330052;3.Jiangxi Manufacturing V ocational and Technical College, Jiangxi Nanchang 330052）Abstract: The vibration of the steering wheel significantly affects the commercial vehicle comfort. In the present work, the transfer path analysis (TPA) and the frequency response test method were utilized to identify the cause of the steering wheel's vibration under the idling operation of a commercial vehicle engine. The best optimization scheme to reduce the steering wheel’s vibration was obtained by the method of the finite element analysis efficiently. The actual results show that the optimization scheme show could improve the vibration of steering wheel obviously. The effectiveness of the scheme has been verified.Keywords: steering wheel; idle vibration; optimization; FEACLC NO.: U461.4 Document Code: B Article ID: 1671-7988(2018)10-31-04前言怠速工况下方向盘振动是汽车NVH性能（噪声、振动、声振粗糙度）重要评价指标之一，整车研发过程中需要优先考虑。

汽车方向盘怠速共振的模态优化及分析

汽车方向盘怠速共振的模态优化及分析作者：邓晓红付勇智来源：《科技创新与应用》2014年第24期摘要：文章分析了影响方向盘怠速共振的因素，从人体工程学结论与发动机的激振频率得出了方向盘最低固有频率，利用有限元方法针对某车型方向盘怠速抖动问题，计算了方向盘优化前后的模态频率。

解决方向盘怠速抖动问题。

关键词：方向盘；怠速振动；转向系统；人体工程方向盘作为用户与汽车直接接触的部件，其在安全性、舒适性等方面影响着用户对汽车整体性能的评价，应用有限元方法在产品设计阶段分析计算车型方向盘的模态频率，避免方向盘的怠速共振，进而达到提高NVH（noise 噪声，vibration震动，harshness平稳舒适性）性能和减轻系统重量、及安全性的目。

1 方向盘的怠速共振及强度汽车方向盘作为转向系统中的操作部件，避免怠速时方向盘共振引起的方向盘抖动，是汽车方向盘设计的重要目标。

方向盘震动直接影响驾驶员的心情，进而会危及驾驶安全，人体工程学理论认为人体主要部位的共振频率为：头部为8～12Hz，眼球为2～3Hz，内脏为4～6Hz，肢体为10～12Hz；因此，低频共振很容易使乘员产生疲劳，影响乘车与驾驶安全。

怠速振动主要是由发动机怠速工况下的二阶往复惯性力激励产生，其频率与车辆搭载的发动机汽缸数和怠速转速有关。

四缸发动机的激振频率一般为20～35Hz，六缸一般为30～37.5Hz。

上述数据说明，为避免方向盘的怠速共振，转向系统中方向盘的上下、左右振型的振动频率最好高于发动机的激振频率。

2 方向盘模态频率的主要影响因素汽车车身抖动都会传递给方向盘，运动部件及路面的不平衡都是引起车身抖动的激励源：（1）冷却风扇的不平衡力；（2）排气系统的激励力；（3）发动机的不平衡力、弯矩和转矩引起的激励力；（4）轮胎的阶次力；（5）传动系统不平衡力等。

现代汽车设计，整车设计与零部件设计是分别完成的，整车制造是依据整车性能要求选配零部件，当样车试制出来以后，一旦发现方向盘抖动问题时，由于受到其他性能的限制，往往不会更改诸如发动机转速、冷却风扇的转动频率、排气系统的模态频率等，而是选择优化方向盘的结构来克服方向盘的抖动。

乘用车转向系统怠速振动问题解决方法探讨之模态分离_百度.

乘用车转向系统怠速振动问题解决方法探讨之模态分离杨二卫，刘峰，赵春（奇瑞汽车股份有限公司，试验技术中心，安徽芜湖 241009）摘要：本篇从整车NVH 试验开发的角度出发，结合某车型试验开发过程中转向系统怠速振动问题解决的工程实例介绍了引起怠速抖动问题的原因及其解决方法，并重点介绍了如何通过对方向盘、转向柱、仪表台横梁等部件及其之间连接刚度的调整实现转向系统一阶模态频率与发动机点火激励频率的模态分离来降低转向系统振动水平。

通过试验调教，不仅解决了问题，而且能够给汽车设计工程师和NVH 开发工程师以后的工作提供一定参考。

关键词：NVH 乘用车转向系统怠速振动模态分离0引言转向系统怠速振动特性作为乘用车整车NVH 性能主观评价的14项指标之一，其振动水平可以通过手指直接的触摸来评价，且近年来越来越受到消费者的关注，因此也成为新产品开发中的一个重要研究课题。

当前，国外整车制造商对乘用车转向系统怠速振动水平控制的技术已经比较成熟，而且还在不断发展，日本丰田公司做的尤为突出。

而我国自主品牌乘用车转向系统怠速振动水平则普遍的不容乐观。

本篇从整车NVH 试验开发的角度出发，结合某车型开发的工程实例，介绍的引起转向系统怠速振动问题的原因及其解决方法，以期能够帮助汽车设计工程师、NVH 开发工程师优化结构设计。

1 转向系统振动及其模态1.1 振动源怠速工况下，转向系统所受到的激励源主要是曲轴旋转产生的二阶往复惯性力，其频率与车辆搭载的发动机的转速和汽缸数有关。

以一般乘用车搭载的四缸汽油机为例，通常情况下，其由冷机到热机、有/无负载转速范围为700rpm-1000rpm ，则激励的频率范围约为20Hz~35Hz。

除此之外，发动机怠速运转工况下其它附件运转也会成为振动源，例如：冷却风扇、空调鼓风机等。

1.2 转向系统的振动模态我们重点关注的转向系统模态包括：一阶垂向模态、一阶侧向模态和方向盘模态。

其中，一阶垂向模态最为重要，其典型的共振频率为20Hz~35Hz之间。

基于传递路径分析的怠速工况下转向盘振动路径识别及改进

因激励力大和灵敏度高引起的贡献量大，致转向盘振动。经改进后悬置横梁，向盘垂向振动明显减小．得了良导转取
好的减振效果
主题词：向盘转
振动
传递路径分析
贡献量分析
中图分类号：４３４文献标识码：文章编号：００３０（０１０ — ０５０Ｕ６．６Ａ１０ — ７３２１）４０１— ３
驾驶员带来较大影响为了解决此问题．采用传递
路径分析（ｒｎｆｒＰｔｎｌｓ．Ｐ方法对转向ＴａｓａｈＡａｉＴＡ）ｅｙｓ
２传递路径分析基本原理
在研究汽车振动与噪声问题时．可将整车用
盘垂向振动进行分析．建立描述某车实际怠速工况结构振动的传递路径分析模型，并对分析模型各路
径贡献进行了合成，验证该模型的可靠性。基于验
“ 源一路径一接受体 ” 表示．过计算每个源通过来通
各条路径施加到接受体上的响应，将这些响应叠加
ｓｎｉｖｔｆｅｒｅｇｎｕｔＡｆｒｔｅｂａｏｎｉｅｒａｕｔｉｍｏｉｅ，ｖｒｃｌｉｒｔｎｏｔｅｎｈｅｓｅｓｔｉｏａｎｉｅｍｏｎ．ｔｅｍｆｅｇｎｅｒｍｏｎｓｉｙｒｅｈｄｆｄｉｅｔａｂａｉｆｓｅｒｇｗｅｌｉｉｖｏｉｒｄｃｄａｐｒｎｌ，ｎｅｔｒｄｍｐｎｆｃｓａｑｉｅ．ｅｕｅｐａｅｔａｄｂｔａｉｇｅｆｔｃｕｒｄｙｅｅｉ

基于模态分析的汽车转向盘怠速抖动优化

基于模态分析的汽车转向盘怠速抖动优化谯万成;张铭成;刘旌扬【摘要】针对某轿车怠速开空调转向盘抖动的问题,对转向盘和排气系统模态进行分析,发现该车转向盘和排气系统在约束条件下的模态参数与发动机的2阶点火频率相一致.调整了其转向盘和排气系统的模态,并针对优化后转向盘进行了振动试验.结果表明,转向盘X方向的振动由0.90 m/s2降为0.31 m/s2,Y方向的振动由1.05 m/s2降为0.28 m/s2,Z方向的振动由1.62 m/s2降为0.45 m/s2,怠速抖动得到明显改善.%In this paper, to solve the problem of steering wheel shaking when the car is idling and the air conditioner is on, analysis is made to the modal of the steering wheel and exhaust system. It is observed that under restraint conditions, modal parameter of the steering wheel and exhaust system are identical with the engine's 2-order ignition frequency. The modal of steering wheel and exhaust system is adjusted, and vibration test is made to the optimized steering wheel. The results show that vibration of the steering wheel along direction X is reduced from 0.90 m/s2 to 0.31m/s2, vibration along direction Y is reduced from 1.05 m/s2 to 0.28 m/s2 and that along direction Z is also reduced from 1.62 m/s2 to 0.45 m/s2, shaking during engine idling is improved obviously.【期刊名称】《汽车技术》【年(卷),期】2011(000)011【总页数】4页(P27-30)【关键词】转向盘;怠速抖动;模态分析【作者】谯万成;张铭成;刘旌扬【作者单位】一汽海马汽车有限公司;一汽海马汽车有限公司;一汽海马汽车有限公司【正文语种】中文【中图分类】U463.4目前各汽车厂商对轿车NVH性能非常重视，纷纷加大了对NVH的研究力度。

基于模态试验和有限元模态分析的转向盘怠速抖动改进

基于模态试验和有限元模态分析的转向盘怠速抖动改进随着汽车的普及和发展，驾驶的舒适度越来越成为人们购买汽车的一项重要考量标准。

汽车的转向盘在汽车行驶过程中起着至关重要的作用，是驾驶员与汽车之间的重要连接。

而在开车过程中，一些驾驶员可能会遇到转向盘怠速抖动的问题，这种问题不仅影响了驾驶的安全性，还会给驾驶员带来不适感。

因此，需要对转向盘怠速抖动进行改进。

模态试验和有限元模态分析是一种较为常用的结构分析方法，可以用于对各种结构部件进行分析和评估。

对于转向盘怠速抖动的改进，可以通过模态试验和有限元模态分析来提高转向盘的结构稳定性和抗震性。

首先，进行转向盘的模态试验。

在试验过程中，需要对转向盘进行悬挂，并用仪器测量力和位移。

通过试验数据的分析，可以得到转向盘的固有频率和振型，进而判断转向盘的结构稳定性和存在的问题。

其次，进行有限元模态分析。

有限元模态分析是一种基于数值分析的方法，可以模拟结构在不同的载荷条件下的响应特性。

通过有限元模态分析，可以对转向盘进行模拟分析，并通过分析结果来推断结构的响应状态和关键部位的变形情况。

在分析的过程中，需要对转向盘的结构进行细致地分析，找出存在的问题。

比如，是否存在关键部位变形，是否存在松动、磨损或损坏等问题。

通过对这些问题的识别和分析，以及设计优化，可以提高转向盘的结构稳定性和抗震性。

最后，根据分析的结果，对转向盘进行改进。

改进的方向主要包括两个方面。

一方面，可以考虑采用更好的材料，提高转向盘的韧性和耐磨性；另一方面，可以设计更合理的结构，如加强关键部位的支撑等。

综上所述，对转向盘怠速抖动进行改进，需要以模态试验和有限元模态分析为基础，通过分析结果来识别转向盘存在的问题，并对其进行改进。

通过这种方式，可以提高转向盘的结构稳定性和抗震性，让驾驶员享受更加安全和舒适的驾驶体验。

在进行转向盘的改进时，还需要考虑一些其他的因素。

首先，需要对转向系统进行全面的检查，以便找出导致怠速抖动的具体原因。

汽车转向抖动问题的改进方法

根据公式（1）为 Pjtot 为系统振动总响应， Pji 为激励点到响应点的传递函数（FRF）， Fi 为激励源载荷 [1]。
因此找到主要路径才能快速解决问题，直接找到引起抖动的根源。
2.2 TPA 贡献量分析发动机激励共 9 个分量，每个分量到方向盘 X 或 Z 向共 9 条路径，如图 1 所示。影响方向盘 X 向主要由发动机 Z 向贡献最大，如图 1-（a）所示。而对应的发动机 Z 向到方向
关键词：方向盘抖动 TPA 对标优化
Improvement Method of Automobile Steering Jitter
Li Jingfu Wang Jixiang E Shiguo
A b s t r a c t ： This paper, according to the car acceleration test, finds that the car has a jitter phenomenon under a certain number of rotations. After searching through the path diameter, the paper finds out the problem of the response transmission path from the engine Z to the steering wheel, and finds the source of the problem. Based on simulation and experiment, the post-subject model is improved, and finally the steering jitter problem is significantly improved.

基于模态分析的汽车转向盘怠速抖动优化

帘
青）
析，研发人员提供了一种全新的分析方法．为提高了
２１年０１第１期１
．
设计．计算．研究．
…
析．出问题的根源所在．对转向盘抖动进行了找并
抑制。
，
］。
此处，假设阻尼矩阵也满足正交特性，：则
主题词：向盘转
怠速抖动
模态分析
中图分类号：４３４文献标识码：文章编号：００３０（０）１０２ —４Ｕ６．Ａ１０ —７３２１１— ０７０１
ＯｐｉｉａｉｎｆｒｔｅＳｅｒｎｈｅｈｋｕｉｇＩｄｎｓｄｏｔｚｔｏｈｔｅｉｇＷｅｌＳａｅｄｒｎｌｉｇＢａｅｎｍｏ
ｉｉｏｅｕｎｙＴｅｍｄｌｆｔｒｇｗｅｌｎｘａｓｓｓｍｉａｊｓｄａｄｖｒｔｎｔｓｉｍａｅｔｔｅｏｔｚｄｇｔｎｆｑｅｃ．ｈｏａｏｅｉｈｅａｄｅｈｕｔｙｔｄｕｔ，ｎｉａｉｔｓｄｐｉｅｎｉｒｓｅｎｅｓｅｂｏｅｏｈｍｉ
［【】［Ｊ纠【ｃｃ纠＝ｒ
Байду номын сангаас
（０１）
式中，［］ｃ为系统的第ｒｒ阶模态阻尼（广义阻尼）阵矩将式（）式（）８、９和式（０代人到式（）１）７中可得：
［）［】（］∞［ ∞ｃ）［】ｚ］咖［．ｒ＝ｒｍ】［１ｊ一）ｒ

基于模态分析的转向系统怠速振动优化

析计算的转向系统（包括转向管柱，方向盘与仪
表横梁）的一阶模态为３４Ｈｚ，理论上不会和发动
ａ．模型的细节ＣＡＥ计算很大的优点在于设计前期只要有数模就能进行计算，对工程人员的产品设计提供了极大的帮助。但也正因为这点，决定了工程人员和ＣＡＥ分析人员需要不断进行信息交换和数据更新，才能使得分析结果不断朝着实际值进行修正。
导致振动异常的产生。
＇ｒ－一
显示，计算所用的方向盘为骨架模型，并未考虑后期增加的发泡材料以及相关的一些其他塑料附件的重量，其计算结果模态高于实车也就不足为奇
轻型汽车技术
２０１３（９）总２８９
技术纵横
１５
基于模态分析的转向系统怠速振动优化
徐伟戴云
（１南京汽车集团有限公司汽车工程研究院２南京依维柯汽车有限公司产品工程部）
摘
要
本文针对某商用车怠速－Ｙ－－￣）Ｌ下方向盘抖动的问题．对转向系统的模态进行分
振动量进行了客观数据测量。通过试验获得方向
盘ｌ２点钟位置的三方向振动信号，计算得到的怠
速振动量见表１。项目组给定的方向盘怠速振动量的设计目标值为低于０．５ｍ／ｓ，很显然样车方向
图１ＣＡＥ计算模型
析。发现其前两阶模态偏低，与发动机怠速二阶激励过于接近。通过改变方向盘重

基于LMS Test.Lab的怠速方向盘振动优化

基于LMS b的怠速方向盘振动优化The improvement of Vehicle Steering Wheel Vibration base on LMS b谢明睿黄炯程教育段龙扬翁建生彭荣孙建喜(江铃汽车股份有限公司南京航空航天大学 330003)摘要：本文介绍了采用LMS b系统在实车状况下的方向盘振动测试及转向管柱系统模态试验，利用比利时LMS公司模态测试系统和分析软件快速诊断出问题并分析出问题的根本原因，从而对转向管柱系统结构进行优化，实现了怠速方向盘振动的大幅度降低，为解决怠速方向盘振动过大问题提供了直观依据。

关键词：转向系统；NVH；固有频率测试1．概述在汽车技术高速发展的今天,车辆NVH性能越来越受到广大汽车厂商和顾客的重视，NVH已成为影响许多厂商核心竞争力的一部分。

转向系统是顾客能直接感知的敏感部位，如果出现问题则将直接影响整车的NVH水平。

转向系统振动的主要体现在方向盘的摆振。

可以分为低速摆振和高速摆振两种，低速摆振主要是指车辆在怠速状态或低速行驶时在操纵系内的行驶能源产生的低频自激振动；高速摆振是指车辆高速行驶在不平路面时会使转向轮之间产生不平衡，从而给转向系一个扭振的激励[1]。

驾驶员在怠速状态下对转向盘的摆振最为敏感。

本文以一款轻卡为例，研究如何整改其怠速方向盘振动过大的问题，为解决这类问题提供一种指导方法。

2．问题描述在对某项目车型进行整车标准测试时，我们发现该车怠速时方向盘抖动明显。

通过b Signature 模块对方向盘振动进行测试，发现其垂向振动为0.31g，频谱图如下图一所示:图一垂向振动频谱图通过图一可以看出，峰值频率26.68Hz是该车的发动机2阶激励频率(发动机怠速转速对应为800rpm),但为何会产生如此大的振动,我们怀疑是转向系统共振所致，之后的工作，我们从这个角度展开。

3．转向柱系统模态模态分析技术是用于对工程结构系统进行动力学分析的现代化方法和手段。

基于LMSTest_Lab的转向盘异常抖动分析

齐丽婷席桂东（上汽商用车技术中心南汽研究院）摘要本文采用比利时LMS公司的b振动噪声测试系统，针对某轿车内转向盘在发动机怠速时出现异常抖动的问题进行了测试与分析，通过获取转向系统（转向管柱第1、2节以及转向盘）整体和各部件的固有特性，分析异常抖动产生的根源，提出了进一步的研究方向及改进措施。

为改进转向系统结构，减少振动噪声提高乘车舒适性提供了参考。

关键词：车辆转向盘模态试验结构优化振动噪声控制基于LMS b的转向盘异常抖动分析车辆转向盘在发动机怠速时易产生异常抖动，主要因素之一是由于部件固有频率和激励频率吻合产生共振。

通过试验得出部件固有频率和不同激励耦合的频段，采取改进结构，增强局部刚度等方法，避免产生共振，提高乘车舒适性和安全性。

以往采用同频共振的原理，使用扫频振动测试固有频率，试验耗时较长，精度不高。

本文采用LMS公司的测试系统对国产某轿车的转向系统（转向管柱第1、2节以及转向盘）进行模态试验分析，弄清整体和各部件固有特性，分析发动机怠速时转向盘产生异常振动的原因，为优化转向系统结构提供参考和依据。

转向系统模态试验测试系统图如图1所示。

试验采用锤击法，用加速度传感器采集信号；数据采集、模态分析和处理系统采用LMS公司的试验分析软件b。

由于实车转向系统振动由转向管柱输入并传递至转向盘，为了模拟实车实际情况，本试验选取的敲击点位于第二节转向管柱末端。

2.1LMS b集成的振动噪声试验软件LMS b是一套完整的振动噪声试验解决方案，包括旋转机械、结构和声学试验、振动控制等。

LMS b具有易操作性和高效性，所得试验结果更加全面可靠。

Modal Analysis模态分析软件是LM S b其中的一部分，它支持单输入多输出（SIM O）和多输入多输出（MIM O）数据采集和分析方式。

解决由结构固有动力学特性或在工作一段时间后结构固有动力学特性变化而引起的工作振动噪声问题。

采用对结构进行可控的动力学激励，分析出结构固有的动力学特性，其中包括一系列独特的模态振型，对应于每个振型的共振频率和描述模态振型中自由响应振动随时间衰减快慢的阻尼因子。

某轿车转向系统模态灵敏度分析优化及验证

1010.16638/ki.1671-7988.2018.05.003某轿车转向系统模态灵敏度分析优化及验证汪东斌，姜建满（安徽江淮汽车集团股份有限公司技术中心，安徽合肥 230601）摘要：轿车转向系统的振动是驾驶员可以感知的敏感振动，是影响整车NVH 水平的重要组成部分。

为了抑制转向系振动，文章提出了以有限元软件Nastran 为工具，以改进的可行方向法为优化方法来提高转向系一阶固有频率。

通过对该轿车转向系一阶固有频率的优化设计，在不增加转向系统重量的前提下，实现了转向系统一阶固有频率的提升，经实车验证起到了很好抑制方向盘振动的作用。

关键词：转向系统；Nastran ；改进的可行方向法；一阶固有频率中图分类号： U463.4 文献标识码：A 文章编号：1671-7988(2018)05-10-03Sensitivity Optimization and Validation of Frequency of The Steering SystemWang Dongbin, Jiang Jianman( Anhui Jianghuai Automobile Group CO., LTD, Tech Center, Anhui Hefei 230601 )Abstract: The vibration of the steering system for a car is a sensitive vibration that can be perceived by, and is the important component part of the NVH level of the vehicle. In order to restrain the vibration of steering system, a finite element software Nastran is used to improve the first-order natural frequency of steering system, by the method of using the improved feasible direction. By optimizing the first natural frequency of the steering system of the car, the first natural frequency of the steering system is improved without increasing the weight of the steering system. The real vehicle verification has played a good role in restraining the vibration of the steering wheel.Keywords: Steering System; Nastran; Modified Feasible Direction Method; First-order Natural Frequence CLC NO.: U463.4 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2018)05-10-03前言在评价汽车振动与噪声时，通常是从三个方面进行评价：整车、系统和部件评价。

基于模态分析法的方向盘怠速抖动研究

时，物体会发生强烈的振动，也称之为共振，这些固有的频率从小到着发动机进行低频共振，则很容易导致人体一同发生共振，因此汽
大依次称之为一阶固有频率、二阶固有频率、三阶固有频率等，每一车方向盘设计的时候应该合理优化结构，让发动机方向盘的上下
个振动的状态都称之为模态，而每一个模态都具备相应的参数，如左右振型都高于发动机的共振频率。
动很有必要。
安全事故。
1.2 模态分析法。模态分析是专门为了研究结构动力学而提出
人体的不同部位的共振频率都比较低，不超过 20Hz，而影响汽
的一类方法，主要适用于机械以及建筑等领域，模态指的是每一个车方向盘发生怠速抖动的第一因素即为发动机的振动，一般发动
物体都具备固有振动特性，当物体的频率达到几个固有的值附近机的振动频率为 20-40Hz，与人体的共振频率接近，若是方向盘随
[8]WANG, et al., Cytotoxic indole diketopiperazines from the
deep sea-derived fungus Acrostalagmus luteoalbus SCSIO F457.
Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters, 2012，22 (23): 7265-
闭发动机的时候，汽车方向盘出现的抖动，一般这种情况也是由于数，因此也更有利于避免日常生活或者工业建筑中的共振现象，保
共振产生的，产生这种抖动的原因很多，可能与发动机、点火系统、护设备和人身安全。
油压或者其他零部件的老化都有关系。汽车的方向盘直接和人体
2 方向盘的怠速共振及强度
接触，由于人的不同部位都具备一定大小的固有频率，若是汽车方汽车方向盘是汽车转向系统的直接控制部件，在汽车操作中非

某轻型客车方向盘抖动分析及优化研究

10.16638/ki.1671-7988.2020.22.034某轻型客车方向盘抖动分析及优化研究万小明1，邓磊匕2(1.江铃汽车股份有限公司，江西南昌330001；2.江西省汽车噪声与振动重点实验室，江西南昌330001)摘要：某轻型客车存在怠速方向盘抖动现象，实车测试发现方向盘模态频率较低，与发动机怠速二阶激励耦合，根据实际工程问题，建立合适的仿真分析模型，计算了方向盘固有模态特性，并与测试结果进行对比，验证了该建模方法和仿真模型的正确性；在此基础上，提出方向盘频率提升优化方案，将该优化方案实际装车后，怠速方向盘抖动改善明显。

本研究提供了一套有效的怠速方向盘抖动优化方法，并取得较好的工程实际应用效果。

关键词：方向盘；抖动；仿真；测试中图分类号：U463.4文献标识码：A文章编号：1671-7988(2020)22-99-03Steering Wheel Shake Analyze And Research of Light BusWan Xiaoming1,Deng Lei1,2(1.Jiangling Motors Co.,Ltd.,Jiangxi Nanchang330001;2.Jiangxi Key Laboratory of Vehicle NVH,Jiangxi Nanchang330001)Abstract:In order to solve steering wheel shake while vehicle idling.Build a CAE model and calculate the modes of the steering wheel,correlate with the Test results,verify the correct of the CAE model.Base on the CAE model,optimize the steering wheel natural frequency.Then the steering wheel shake effect reduced on physical vehicle.It's provide a effective approach to solve the steering wheel shake.Keywords:Steering wheel;Shake;Simulation;TestCLC NO.:U463.4Document Code:A Article ID:1671-7988(2020)22-99-03-2-C___刖言随着汽车行业的发展及人民生活水平的提高，消费者在购买汽车时，越来越重视汽车NVH(噪声、振动、声振粗糙度)，因此，汽车厂商也在努力降低车内的噪声与振动，提升汽车NVH性能。

基于优化设计提高方向盘怠速振动性能

Science and Technology & Innovation ┃科技与创新·107·文章编号：2095－6835（2016）16－0107－02基于优化设计提高方向盘怠速振动性能赵娥，张学军（威海职业学院工业技术系汽车教研室，山东威海 264210）摘要：振动性能是判断卡车舒适性的主要指标之一。

在怠速工况下，方向盘的振动情况是反应卡车振动的主要指标。

通过悬置系统的模态能量分布的优化设计可以提高卡车方向盘怠速振动性能。

试验结果证明，此方法是可行、有效的。

关键词：卡车；悬置系统；模态能量分布；方向盘振动中图分类号：U463.46 文献标识码：A DOI ：10.15913/ki.kjycx.2016.16.107随着人们生活水平的提高，用户对卡车舒适性的要求也越来越高，而振动情况是评价卡车舒适性的主要指标之一。

卡车怠速工况下的方向盘振动是用户能够感觉到振动的主要部位。

因此，在怠速工况下，方向盘的振动情况直接决定了一辆车的性能，直接影响着这款车型的销量。

而怠速工况下的方向盘振动主要是由发动机运转产生的，它是通过悬置系统，经车架、驾驶室、转向系统传递过来的。

所以，可以通过优化设计动力总成悬置提高卡车怠速方向盘的振动性能。

本文拟通过对动力总成悬置系统模态能量解耦优化设计提高卡车怠速方向盘的振动性能。

1 模态能量解耦优化设计方法 1.1 模态能量解耦假设悬置刚度为线性，同时，摆动是小幅度的，不考虑阻尼。

悬置系统自由振动方程为：0MqKq +=&&. （1）对式（1）进行特征值分析，得到系统的六阶固有频率f 1，f 2，f 3，f 4，f 5，f 6和与其相对应的振型φ1，φ2，φ3，φ4，φ5，φ6（分别是X ，Y ，Z ，R x ，R y 和R z ）。

当系统以第i 阶固有频率振动时，定义第j 个广义坐标的能量为：6i j i j jk i k i 1()()[()]/2k KE m φφω==∑. （2）当系统以第i 阶固有频率振动时，第j 个广义坐标的分配到的能量占系统总能量的百分比为：6i j jk i k i j1ij 66ii jjki k11[]k j k m KE DIG KE m φφφφ=====∑∑∑（）（）（）（）（）. （3）1.2 模态能量解耦优化设计悬置系统优化就是通过设计悬置的刚度和安装点位、角度，使悬置系统的能量分布表上对角线能量分布占优。

乘用车转向系统怠速振动问题解决方法探讨之模态分离

乘用车转向系统怠速振动问题解决方法探讨之模态分离杨二卫，刘峰，赵春（奇瑞汽车股份有限公司，试验技术中心，安徽芜湖 241009）摘要：本篇从整车NVH试验开发的角度出发，结合某车型试验开发过程中转向系统怠速振动问题解决的工程实例介绍了引起怠速抖动问题的原因及其解决方法，并重点介绍了如何通过对方向盘、转向柱、仪表台横梁等部件及其之间连接刚度的调整实现转向系统一阶模态频率与发动机点火激励频率的模态分离来降低转向系统振动水平。

通过试验调教，不仅解决了问题，而且能够给汽车设计工程师和NVH开发工程师以后的工作提供一定参考。

关键词：NVH 乘用车转向系统怠速振动模态分离0引言转向系统怠速振动特性作为乘用车整车NVH性能主观评价的14项指标之一，其振动水平可以通过手指直接的触摸来评价，且近年来越来越受到消费者的关注，因此也成为新产品开发中的一个重要研究课题。

当前，国外整车制造商对乘用车转向系统怠速振动水平控制的技术已经比较成熟，而且还在不断发展，日本丰田公司做的尤为突出。

而我国自主品牌乘用车转向系统怠速振动水平则普遍的不容乐观。

本篇从整车NVH试验开发的角度出发，结合某车型开发的工程实例，介绍的引起转向系统怠速振动问题的原因及其解决方法，以期能够帮助汽车设计工程师、NVH 开发工程师优化结构设计。

以一般乘用车搭载的四缸汽油机为例，通常情况下，其由冷机到热机、有/无负载转速范围为700rpm-1000rpm，则激励的频率范围约为20Hz~35Hz。

除此之外，发动机怠速运转工况下其它附件运转也会成为振动源，例如：冷却风扇、空调鼓风机等。

1.2 转向系统的振动模态我们重点关注的转向系统模态包括：一阶垂向模态、一阶侧向模态和方向盘模态。

其中，一阶垂向模态最为重要，其典型的共振频率为20Hz~35Hz之间。

基于试验模态的方向盘振动控制优化

Optimized Wheel Vibration Control on Experimental
Modal
作者：魏海虎[1] 兰靛靛[1] 李俊慧[2] 梁军[2]
作者机构： [1]厦门理工学院机械与汽车工程学院,福建厦门361024 [2]厦门金龙旅行车有
限公司,福建厦门361006
出版物刊名：厦门理工学院学报
页码： 22-27页
年卷期： 2014年第1期
主题词：方向盘怠速振动模态试验频率
摘要：为解决某中型客车怠速方向盘振动过大问题，采用试验模态分析法，运用B＆K测试
系统分析发现方向盘振动过大的主要原因．通过更换刚度更大方向盘提高固有频率的措施，避
免发动机的怠速频率与转向管柱共处半功率频带，从而改善怠速方向盘振动过大的问题．试验
验证表明：方向盘怠速振动峰值降低51．4％，达到预期效果，提高车辆的驾驶舒适性并为解
决同类问题提供一个可行方法．。