CN112214833A - 一种方向盘怠速抖动分析方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种方向盘怠速抖动分析方法及系统，涉及汽车电子技术领域，该方法包括以下步骤：根据白车身建立第一CAE模型，根据白车身和仪表梁建立第二CAE模型，根据白车身、仪表梁以及方向盘建立第三CAE模型；分别对第一CAE模型、第二CAE模型以及第三CAE模型进行模态分析，获得对应的第一模态频率、第二模态频率以及第三模态频率；分别根据第一模态频率、第二模态频率以及第三模态频率，与根据发动机怠速频率生成的避让频率范围进行比对；根据比对结果，结合预设的分析规则，生成方向盘抖动诱因报告。本申请掌握不同分析模型的对方向盘怠速抖动的影响度，为后期解决方向盘怠速抖动问题提供技术依据。
Description
技术领域
本发明涉及汽车电子技术领域，具体涉及一种方向盘怠速抖动分析方法及系统。
背景技术
现有技术采用模态分析法对方向盘模态进行分析，进而解决方向盘怠速抖动问题时，多采用的CAE分析模型是整备车身，通过方向盘固有频率避开发动机怠速频率进行解决怠速抖动问题。
现有技术采用模态分析法对方向盘进行怠速抖动问题分析时，仅通过整备车身模型无法全面考虑方向盘的怠速抖动问题，不能精确识别怠速抖动问题的问题零件，无法找到怠速抖动问题根源，故而存在较大误差。
因此，如何全面考虑方向盘的怠速抖动问题，降低误差，是目前急需解决的问题。
发明内容
本申请提供一种方向盘怠速抖动分析方法，掌握不同分析模型的对方向盘怠速抖动的影响度，较全面的分析方向盘怠速抖动的影响因素，为后期更好地解决方向盘怠速抖动问题提供技术依据。
第一方面，本申请提供了一种方向盘怠速抖动分析方法，所述方法包括以下步骤：
根据白车身的结构信息以及材料参数建立第一CAE模型，根据白车身和仪表梁的结构信息以及材料参数建立第二CAE模型，根据白车身、仪表梁以及方向盘的结构信息以及材料参数建立第三CAE模型；
分别对所述第一CAE模型、第二CAE模型以及第三CAE模型进行模态分析，获得对应的第一模态频率、第二模态频率以及第三模态频率；
分别根据所述第一模态频率、所述第二模态频率以及所述第三模态频率，与根据发动机怠速频率生成的避让频率范围进行比对；
根据比对结果，结合预设的分析规则，生成方向盘抖动诱因报告。
具体的，所述分析规则为:
当第一模态频率以及第二模态频率比对通过，第三模态频率比对不通过时，判定抖动诱因为方向盘；
当第一模态频率比对通过，第二模态频率以及第三模态频率比对不通过时，判定抖动诱因为仪表梁和方向盘；
当第二模态频率比对通过，第一模态频率以及第三模态频率比对不通过时，判定抖动诱因为白车身；
当第一模态频率、第二模态频率以及第三模态频率均比对不通过时，判定抖动诱因为白车身。
具体的，所述结构信息包括组成部件结构信息以及连接结构信息；
所述材料参数包括弹性模量、泊松比以及密度。
进一步的，在建立所述第一CAE模型、所述第二CAE模型以及所述第三CAE模型之前，所述方法还包括以下步骤：
获取白车身、仪表梁以及方向盘的结构信息以及材料参数。
具体的，所述根据发动机怠速频率生成的避让频率范围，具体包括以下步骤：
获取所述发动机怠速频率；
设定避让阈值；
根据所述发动机怠速频率以及所述避让阈值，通过避让频率范围计算公式，计算获得避让频率范围。
优选的，所述避让频率范围计算公式为：
F避让上限＝F0+f，
F避让下限＝F0-f；其中，
所述避让频率范围为【F避让下限，F避让上限】，F0为所述发动机怠速频率，f为所述避让阈值。
第二方面，本申请提供了一种方向盘怠速抖动分析系统，所述系统包括：
模型构建单元，其用于根据白车身的结构信息以及材料参数建立第一CAE模型，根据白车身和仪表梁的结构信息以及材料参数建立第二CAE模型，根据白车身、仪表梁以及方向盘的结构信息以及材料参数建立第三CAE模型；
模态分析单元，其用于分别对所述第一CAE模型、第二CAE模型以及第三CAE模型进行模态分析，获得对应的第一模态频率、第二模态频率以及第三模态频率；
频率比对单元，其用于分别根据所述第一模态频率、所述第二模态频率以及所述第三模态频率，与根据发动机怠速频率生成的避让频率范围进行比对；
诱因报告生成单元，其用于根据比对结果，结合预设的分析规则，生成方向盘抖动诱因报告。
具体的，所述分析规则为：
当第一模态频率以及第二模态频率比对通过，第三模态频率比对不通过时，判定抖动诱因为方向盘；
当第一模态频率比对通过，第二模态频率以及第三模态频率比对不通过时，判定抖动诱因为仪表梁和方向盘；
当第二模态频率比对通过，第一模态频率以及第三模态频率比对不通过时，判定抖动诱因为白车身；
当第一模态频率、第二模态频率以及第三模态频率均比对不通过时，判定抖动诱因为白车身。
进一步的，所述系统还包括避让频率范围生成单元；
所述避让频率范围生成单元，其用于获取所述发动机怠速频率，设定避让阈值，根据所述发动机怠速频率以及所述避让阈值，通过避让频率范围计算公式，计算获得避让频率范围。
优选的，所述避让频率范围计算公式为：
F避让上限＝F0+f，
F避让下限＝F0-f；其中，
所述避让频率范围为【F避让下限，F避让上限】，F0为所述发动机怠速频率，f为所述避让阈值。
本申请提供的技术方案带来的有益效果包括：
本申请提供了方向盘怠速抖动分析技术，根据白车身、仪表梁以及方向盘，组成不同的分析模型，掌握不同分析模型的对方向盘怠速抖动的影响度，较全面的分析方向盘怠速抖动的影响因素，为后期更好地解决方向盘怠速抖动问题提供技术依据。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例1提供的方向盘怠速抖动分析方法的步骤流程图；
图2为本申请实施例1提供的方向盘怠速抖动分析方法的原理流程图；
图3为本申请实施例1提供的方向盘怠速抖动分析方法中的第三CAE模型的示意图；
图4为本申请实施例1提供的方向盘怠速抖动分析方法中的白车身CAD模型；
图5为本申请实施例1提供的方向盘怠速抖动分析方法中的白车身有限元模型；
图6为本申请实施例1提供的方向盘怠速抖动分析方法中的白车身模态分析约束位置示意图；
图7为本申请实施例1提供的方向盘怠速抖动分析方法中的白车身模态分析结果；
图8为本申请实施例2提供的方向盘怠速抖动分析系统的结构框图；
图中标记：
1、模型构建单元；2、模态分析单元；3、频率比对单元；4、诱因报告生成单元；5、避让频率范围生成单元。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
以下结合附图对本发明的实施例作进一步详细说明。
本发明实施例提供一种方向盘怠速抖动分析方法及系统，基于现有模态分析方法，在方向盘正向开发和解决现有怠速抖动问题时，通过对不同模型进行模态分析，可以识别不满足要求的问题系统，解决无法识别问题系统的现状。
为达到上述技术效果，本申请的总体思路如下：
一种方向盘怠速抖动分析方法，该方法包括以下步骤：
S1、根据白车身的结构信息以及材料参数建立第一CAE模型，根据白车身和仪表梁的结构信息以及材料参数建立第二CAE模型，根据白车身、仪表梁以及方向盘的结构信息以及材料参数建立第三CAE模型；
S2、分别对第一CAE模型、第二CAE模型以及第三CAE模型进行模态分析，获得对应的第一模态频率、第二模态频率以及第三模态频率；
S3、分别根据第一模态频率、第二模态频率以及第三模态频率，与根据发动机怠速频率生成的避让频率范围进行比对；
S4、根据比对结果，结合预设的分析规则，生成方向盘抖动诱因报告。
以下结合附图对本发明的实施例作进一步详细说明。
实施例1
参见图1～7所示，本发明实施例提供一种方向盘怠速抖动分析方法，该方法包括以下步骤：
S1、根据白车身的结构信息以及材料参数建立第一CAE模型，根据白车身和仪表梁的结构信息以及材料参数建立第二CAE模型，根据白车身、仪表梁以及方向盘的结构信息以及材料参数建立第三CAE模型；
S2、分别对第一CAE模型、第二CAE模型以及第三CAE模型进行模态分析，获得对应的第一模态频率、第二模态频率以及第三模态频率；
S3、分别根据第一模态频率、第二模态频率以及第三模态频率，与根据发动机怠速频率生成的避让频率范围进行比对；
S4、根据比对结果，结合预设的分析规则，生成方向盘抖动诱因报告。
本申请实施例中，为了检测方向盘怠速抖动的诱因，以白车身、仪表梁以及方向盘为基础进行分析，根据白车身的结构信息以及材料参数建立第一CAE(Computer AidedEngineering，工程设计中的计算机辅助工程)模型，根据白车身和仪表梁的结构信息以及材料参数建立第二CAE模型，根据白车身、仪表梁以及方向盘的结构信息以及材料参数建立第三CAE模型。
进而，对构建的第一CAE模型、第二CAE模型以及第三CAE模型进行模态分析，从而获得各自对应的固有频率，分别记作第一模态频率、第二模态频率以及第三模态频率；
而后，在进行频率比对，需要让第一模态频率、第二模态频率以及第三模态频率均避开发动机怠速频率，才能够避免方向盘怠速抖动，即将第一模态频率、第二模态频率以及第三模态频率，与根据发动机怠速频率生成的避让频率范围进行比对；
最后，根据比对结果，结合预设的分析规则，生成方向盘抖动诱因报告；
而分析规则为:
当第一模态频率以及第二模态频率比对通过，第三模态频率比对不通过时，判定抖动诱因为方向盘；
当第一模态频率比对通过，第二模态频率以及第三模态频率比对不通过时，判定抖动诱因为仪表梁和方向盘；
当第二模态频率比对通过，第一模态频率以及第三模态频率比对不通过时，判定抖动诱因为白车身；
当第一模态频率、第二模态频率以及第三模态频率均比对不通过时，判定抖动诱因为白车身。
本申请实施例，根据白车身、仪表梁以及方向盘，组成不同的分析模型，掌握不同分析模型的对方向盘怠速抖动的影响度，较全面的分析方向盘怠速抖动的影响因素，为后期更好地解决方向盘怠速抖动问题提供技术依据。
本申请实施例，基于现有模态分析方法，在方向盘正向开发和解决现有怠速抖动问题时，通过对不同模型进行模态分析，可以识别不满足要求的问题系统，解决无法识别问题系统的现状。
本申请实施例中，模态分析是采用实验或者理论分析的方法来识别模型系统的模态参数(固有频率、模态振型、模态阻尼等)，模态是指固有振动特性，每一个模态都有特定的固有频率、模态振型和模态阻尼，分析模态参数的过程称为模态分析；
模态分析的主要目的是识别出模型系统的模态参数，为模型系统的振动特性分析、振动故障诊断和预报以及结构动力特性优化设计提供依据，采用约束模态分析，可以准确体现实际使用工况下系统的模态参数；
以白车身建立第一CAE模型为例，基于HyperWorks软件，采用有限单元法将白车身前围、侧围、后围、顶盖、地板以及驾驶室前后上悬置支架和焊点的CAD模型(如图4)建立成有限元模型，将相关零件的材料属性(弹性模量、泊松比、密度)和厚度赋予已划分好的有限元网格模型(如图5)，然后约束白车身悬置安装点三个方向的平动自由度，建立载荷步(如图6)，采用兰索斯法(BlockLanczos)进行模态分析求解，最后通过HyperView进行后处理，得到白车身系统的固有频率和模态振型(如图7)，确定其固有频率是否避开发动机的激励频率范围，判断是否引起共振。例如某车型采用的六缸发动机怠速转速为700转/min，其怠速频率为35Hz；
关于模态计算，要求计算约束模态，约束安装位置三个方向的平动自由度。例如，整备车身和白车身模态分析需约束四个悬置安装点自由度，转向柱模态分析约束下方与转向机的安装点自由度，方向盘模态分析约束与转向机连接位置自由度。
需要说明的是，结构信息包括组成部件结构信息以及连接结构信息，组成部件结构信息为每个部件的结构信息，而连接结构信息则是各部件之间连接的结构信息；
材料参数包括弹性模量、泊松比以及密度。
本申请实施例中，在建立第一CAE模型、第二CAE模型以及第三CAE模型之前，方法还包括以下步骤：
获取白车身、仪表梁以及方向盘的结构信息以及材料参数。
具体的，根据发动机怠速频率生成的避让频率范围，具体包括以下步骤：
获取发动机怠速频率；
设定避让阈值；
根据发动机怠速频率以及避让阈值，通过避让频率范围计算公式，计算获得避让频率范围。
其中，避让频率范围计算公式为：
F避让上限＝F0+f，
F避让下限＝F0-f；其中，
避让频率范围为【F避让下限，F避让上限】，F0为发动机怠速频率，f为避让阈值。
本申请实施例中，避让阈值可根据实际情况选定，避让阈值优选4.5hz，发动机怠速频率根据不同型号存在不同的数值。
需要说明的是，本申请实施例可针对卡车车型，若为轿车车型，则进行适应性调整。
本申请实施例的分析规则，具体可以以影响度分析方法参照表来体现，对问题系统进行识别，进一步确认问题系统，通过优化相应系统的零件，进而改善相应系统的模态频率，使系统模态频率避开发动机怠速频率范围，解决怠速抖动问题，改善车辆平顺性性能。
表1方向盘怠速抖动影响度分析方法参照表
其中，OK表示合格，NG表示不合格。
实施例2
参见图8所示，本发明实施例提供一种方向盘怠速抖动分析系统，该系统包括：
模型构建单元1，其用于根据白车身的结构信息以及材料参数建立第一CAE模型，根据白车身和仪表梁的结构信息以及材料参数建立第二CAE模型，根据白车身、仪表梁以及方向盘的结构信息以及材料参数建立第三CAE模型；
模态分析单元2，其用于分别对第一CAE模型、第二CAE模型以及第三CAE模型进行模态分析，获得对应的第一模态频率、第二模态频率以及第三模态频率；
频率比对单元3，其用于分别根据第一模态频率、第二模态频率以及第三模态频率，与根据发动机怠速频率生成的避让频率范围进行比对；
诱因报告生成单元4，其用于根据比对结果，结合预设的分析规则，生成方向盘抖动诱因报告。
本申请实施例中，为了检测方向盘怠速抖动的诱因，以白车身、仪表梁以及方向盘为基础进行分析，根据白车身的结构信息以及材料参数建立第一CAE(Computer AidedEngineering，工程设计中的计算机辅助工程)模型，根据白车身和仪表梁的结构信息以及材料参数建立第二CAE模型，根据白车身、仪表梁以及方向盘的结构信息以及材料参数建立第三CAE模型。
进而，对构建的第一CAE模型、第二CAE模型以及第三CAE模型进行模态分析，从而获得各自对应的固有频率，分别记作第一模态频率、第二模态频率以及第三模态频率；
而后，在进行频率比对，需要让第一模态频率、第二模态频率以及第三模态频率均避开发动机怠速频率，才能够避免方向盘怠速抖动，即将第一模态频率、第二模态频率以及第三模态频率，与根据发动机怠速频率生成的避让频率范围进行比对；
最后，根据比对结果，结合预设的分析规则，生成方向盘抖动诱因报告；
而分析规则为:
当第一模态频率以及第二模态频率比对通过，第三模态频率比对不通过时，判定抖动诱因为方向盘；
当第一模态频率比对通过，第二模态频率以及第三模态频率比对不通过时，判定抖动诱因为仪表梁和方向盘；
当第二模态频率比对通过，第一模态频率以及第三模态频率比对不通过时，判定抖动诱因为白车身；
当第一模态频率、第二模态频率以及第三模态频率均比对不通过时，判定抖动诱因为白车身。
本申请实施例，根据白车身、仪表梁以及方向盘，组成不同的分析模型，掌握不同分析模型的对方向盘怠速抖动的影响度，较全面的分析方向盘怠速抖动的影响因素，为后期更好地解决方向盘怠速抖动问题提供技术依据。
本申请实施例，基于现有模态分析方法，在方向盘正向开发和解决现有怠速抖动问题时，通过对不同模型进行模态分析，可以识别不满足要求的问题系统，解决无法识别问题系统的现状。
进一步的，系统还包括避让频率范围生成单元5；
避让频率范围生成单元5，其用于获取发动机怠速频率，设定避让阈值，根据发动机怠速频率以及避让阈值，通过避让频率范围计算公式，计算获得避让频率范围。
具体的，避让频率范围计算公式为：
F避让上限＝F0+f，
F避让下限＝F0-f；其中，
避让频率范围为【F避让下限，F避让上限】，F0为发动机怠速频率，f为避让阈值。
本申请实施例中，避让阈值可根据实际情况选定，避让阈值优选4.5hz，发动机怠速频率根据不同型号存在不同的数值。
需要说明的是，本申请实施例可针对卡车车型，若为轿车车型，则进行适应性调整。
需要说明的是，在本申请中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种方向盘怠速抖动分析方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
根据白车身的结构信息以及材料参数建立第一CAE模型，根据白车身和仪表梁的结构信息以及材料参数建立第二CAE模型，根据白车身、仪表梁以及方向盘的结构信息以及材料参数建立第三CAE模型；
分别对所述第一CAE模型、第二CAE模型以及第三CAE模型进行模态分析，获得对应的第一模态频率、第二模态频率以及第三模态频率；
分别根据所述第一模态频率、所述第二模态频率以及所述第三模态频率，与根据发动机怠速频率生成的避让频率范围进行比对；
根据比对结果，结合预设的分析规则，生成方向盘抖动诱因报告。
2.如权利要求1所述的方向盘怠速抖动分析方法，其特征在于，所述分析规则为:
当第一模态频率以及第二模态频率比对通过，第三模态频率比对不通过时，判定抖动诱因为方向盘；
当第一模态频率比对通过，第二模态频率以及第三模态频率比对不通过时，判定抖动诱因为仪表梁和方向盘；
当第二模态频率比对通过，第一模态频率以及第三模态频率比对不通过时，判定抖动诱因为白车身；
当第一模态频率、第二模态频率以及第三模态频率均比对不通过时，判定抖动诱因为白车身。
3.如权利要求1所述的方向盘怠速抖动分析方法，其特征在于:
所述结构信息包括组成部件结构信息以及连接结构信息；
所述材料参数包括弹性模量、泊松比以及密度。
4.如权利要求1所述的方向盘怠速抖动分析方法，其特征在于，在建立所述第一CAE模型、所述第二CAE模型以及所述第三CAE模型之前，所述方法还包括以下步骤：
获取白车身、仪表梁以及方向盘的结构信息以及材料参数。
5.如权利要求1所述的方向盘怠速抖动分析方法，其特征在于，所述根据发动机怠速频率生成的避让频率范围，具体包括以下步骤：
获取所述发动机怠速频率；
设定避让阈值；
根据所述发动机怠速频率以及所述避让阈值，通过避让频率范围计算公式，计算获得避让频率范围。
6.如权利要求5所述的方向盘怠速抖动分析方法，其特征在于，所述避让频率范围计算公式为：
F避让上限＝F0+f，
F避让下限＝F0-f；其中，
所述避让频率范围为【F避让下限，F避让上限】，F0为所述发动机怠速频率，f为所述避让阈值。
7.一种方向盘怠速抖动分析系统，其特征在于，所述系统包括：
模型构建单元，其用于根据白车身的结构信息以及材料参数建立第一CAE模型，根据白车身和仪表梁的结构信息以及材料参数建立第二CAE模型，根据白车身、仪表梁以及方向盘的结构信息以及材料参数建立第三CAE模型；
模态分析单元，其用于分别对所述第一CAE模型、第二CAE模型以及第三CAE模型进行模态分析，获得对应的第一模态频率、第二模态频率以及第三模态频率；
频率比对单元，其用于分别根据所述第一模态频率、所述第二模态频率以及所述第三模态频率，与根据发动机怠速频率生成的避让频率范围进行比对；
诱因报告生成单元，其用于根据比对结果，结合预设的分析规则，生成方向盘抖动诱因报告。
8.如权利要求7所述的方向盘怠速抖动分析系统，其特征在于，所述分析规则为：
当第一模态频率以及第二模态频率比对通过，第三模态频率比对不通过时，判定抖动诱因为方向盘；
当第一模态频率比对通过，第二模态频率以及第三模态频率比对不通过时，判定抖动诱因为仪表梁和方向盘；
当第二模态频率比对通过，第一模态频率以及第三模态频率比对不通过时，判定抖动诱因为白车身；
当第一模态频率、第二模态频率以及第三模态频率均比对不通过时，判定抖动诱因为白车身。
9.如权利要求7所述的方向盘怠速抖动分析系统，其特征在于，所述系统还包括避让频率范围生成单元；
所述避让频率范围生成单元，其用于获取所述发动机怠速频率，设定避让阈值，根据所述发动机怠速频率以及所述避让阈值，通过避让频率范围计算公式，计算获得避让频率范围。
10.如权利要求7所述的方向盘怠速抖动分析系统，其特征在于，所述避让频率范围计算公式为：
F避让上限＝F0+f，
F避让下限＝F0-f；其中，
所述避让频率范围为【F避让下限，F避让上限】，F0为所述发动机怠速频率，f为所述避让阈值。
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