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汽车NVH综合技术:转向系统CAE模型

时间:2023-08-29 理论教育 版权反馈
【摘要】:转向系统的CAE模型包括系统级和零部件级两种。图20-27中的管梁虽然不是转向系统中的零部件,但是由于转向系统要直接安装在其上面,所以,管梁的刚度对转向系统的性能有着明显、重要的影响。图20-24 转向系统全图图20-25 转向盘模型图20-26 转向柱模型图20-27 转向管梁模型模型的准确度是分析结果精度的保证。转向系统总成模型就是将上述的零部件组装在一起。9)转向盘的重量和转动惯量是否正确。

汽车NVH综合技术:转向系统CAE模型

转向系统的CAE模型包括系统级和零部件级两种。系统级模型是指转向系统总成,如图20-24所示。零部件级模型是指转向盘、转向柱、转向管梁等部分,如图20-25~图20-27所示。

图20-27中的管梁虽然不是转向系统中的零部件,但是由于转向系统要直接安装在其上面,所以,管梁的刚度对转向系统的性能有着明显、重要的影响。因此,在转向系统的分析和优化过程中,管梁是必不可少的一部分。

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图20-24 转向系统全图

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图20-25 转向盘模型

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图20-26 转向柱模型

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图20-27 转向管梁模型

模型的准确度是分析结果精度的保证。在划分网格时,要尽最大可能反映出零部件的物理特性。零件上的一些孔洞、圆角要仔细处理。由于转向盘的结构复杂,通常是铝镁合金的铸件,还包括一些树脂外皮,以及一些电器附件,如安全气囊、点火钥匙锁等,都属于形状不规则零件。单元尺寸要尽可能小,但是由于转向系统模型最终还可能装配到整车模型中,开展其他项目的分析,因此,对转向系统模型的单元数目要控制,不能太多,否则会大大增加计算时间。

转向盘的骨架部分由于形状不规则,难以用壳单元模拟,一般选用计算精度高的六面体单元。为了减小建模的难度,预先需要对一些细小部分做一下处理,如圆角、铸造工艺圆台等,这样既能减少建模时间,还能保证计算精度。

转向系统中的一些电器附件,如安全气囊、点火钥匙锁等零件,由于形状不规则,真实地搭建出有限元模型非常困难,而这些零件对系统的贡献主要是质量,刚度的影响非常小,因此,这些零部件通常使用集中质量单元(CONM2)模拟,将质量置于零件的几何重心上,并附以实际重量和转动惯量,并通过刚性或柔性单元连接到系统上。(www.xing528.com)

转向系统总成模型就是将上述的零部件组装在一起。各部分之间的连接方式各不相同,有螺栓连接、焊接、铆接和弹性连接等。螺栓通常用刚性单元RBE2模拟,并约束单元的1~6自由度。焊接和铆接可以用CWELD单元模拟,它比RBE2能更加准确地反映出零件间的连接关系,还不会在连接的局部造成刚度过大的问题。而弹性连接一般是指零件间有减振零件,如弹簧、橡胶垫等。此时,可以用弹性单元CELAS模拟,它可以同时输入六个方向上的刚度系数,可以真实地反映出零件间的弹性接触。

模型划分和组装完成后,要对模型进行详细的检查。检查时要遵循一定的标准,以下为检查模型时需要注意的地方。

1)是否少零件、多零件。

2)单元质量,如单元的尺寸、壳单元的内角、长短边比、平面翘曲角和实体单元的变形等。

3)没有重复节点和单元。

4)没有未连接件。

5)刚性单元RBE没有自由端,且不形成环路。

6)弹簧单元匹配了局部坐标系。

7)所有的单元都有材料属性(除弹性单元外)。

8)壳单元的料厚是否正确。

9)转向盘的重量和转动惯量是否正确。

以上参数会影响计算结果的精度,有时还会使软件出错,无法完成计算。

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