圖3 傳遞路徑分析
通過對不帶車輪的車橋進(jìn)行測試可以得到輸入剛度和傳遞剛度。對于相同的輸入位移，大的傳遞剛度意味著在輸出端會產(chǎn)生大的力，相應(yīng)地，這些動態(tài)力對于汽車的振動和聲學(xué)舒適性負(fù)有主要責(zé)任。圖3所示為傳遞剛度同頻率之間的關(guān)系。圖中，每一條線代表一個(gè)傳遞路徑，顏色是剛度分布的度量。圖中同時(shí)還展示了傳遞路徑作為頻率的函數(shù)隨頻率的變化而變化的特征。隨著頻率的變化，最大力會出現(xiàn)在車身不同的位置上。這可以為整車廠提供有關(guān)車橋同車身之間可能發(fā)生的相互作用信息。整車設(shè)計(jì)中非常關(guān)鍵的一點(diǎn)是要保證車身的共振頻率與車橋的共振頻率錯開。
分析了懸架的輸入和傳遞剛度后就需要對帶有車輪的車橋進(jìn)行研究了。通過液力激振器對轉(zhuǎn)轂進(jìn)行正弦和隨機(jī)激振來實(shí)現(xiàn)對車橋的試驗(yàn)分析。除了前面提到的力測量技術(shù)，該試驗(yàn)還可以采用高速光學(xué)測量系統(tǒng)進(jìn)行檢測（見圖4）。光學(xué)測量系統(tǒng)測試所得的數(shù)據(jù)揭示了懸架在瞬態(tài)激勵下垂直方向上車輪跳動的運(yùn)動曲線，以及對車橋的減振行為的評價(jià)，該評價(jià)分別在車輛的垂直方向和前后方向上進(jìn)行。對垂直方向上的減振性能起決定性影響的零件是減振器，另外，汽車所采用的前后副車架懸置的阻尼還會對汽車的操縱性能產(chǎn)生影響。
圖4 高速光學(xué)測量系統(tǒng)的安裝
除了所需的剛度特性和曲線外，零件設(shè)計(jì)中還需要考慮零件的使用壽命問題。威巴克公司很多年前就已成功地利用有限元技術(shù)進(jìn)行零件的使用壽命預(yù)測，目標(biāo)是如何在首次樣車上滿足零件使用壽命的要求。首先通過有限元工具將載荷/時(shí)間曲線轉(zhuǎn)化成應(yīng)力或應(yīng)變/時(shí)間曲線以便作出耐久性預(yù)測。計(jì)數(shù)技術(shù)，比如雨流計(jì)數(shù)，被用來對結(jié)果進(jìn)行分級，在下一步中，該結(jié)果將同材料特性聯(lián)系起來。材料的疲勞特性通過Woehler曲線或Haigh圖的形式來表示（見圖5）。計(jì)算所得的損壞因子為工程師提供了在實(shí)際載荷條件下零件使用壽命的指標(biāo)。 
圖5 零件的疲勞設(shè)計(jì)
如果車橋總成臺架試驗(yàn)結(jié)果與計(jì)算所得的結(jié)果一致，零件將被安裝在原型車上，最終設(shè)計(jì)是否成功將通過對整車的主觀以及客觀評價(jià)進(jìn)行驗(yàn)證。
結(jié)語
為了實(shí)現(xiàn)對汽車的行駛平順性和內(nèi)部聲學(xué)特性的改進(jìn)，不僅需要對單個(gè)零件進(jìn)行改進(jìn)，還需要對整個(gè)懸架系統(tǒng)的振動影響進(jìn)行分析。
本文所述為威巴克公司在底盤系統(tǒng)振動控制零件開發(fā)時(shí)所采用的有關(guān)方法。試驗(yàn)和模擬相結(jié)合的方法使得新一代車橋的開發(fā)過程在時(shí)間和成本上效率更高。(end)
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