汽车车架

基于HyperWorks的汽车车架频率响应分析

汽车车架是汽车各大总成的载体，是重要的受力部件。车架在工作时除了要满足强度和刚度的要求外，合

理的振动特性也是十分重要的。

本文应用HyperWotks软件分析了某型汽车车架的前6阶固有频率及振型，完成了车架模型的频率响应分

析。结合分析结果，改进了其车架结构，降低了汽车的低频振动。

1HyperWorks分析流程

HyperWorks有限元分析流程参见图1。

图1HyperWorks分析流程

在建立某车架有限元模型时需注意以下几个问题：

1)在导入CAD几何模型时．要对几何模型进行必要的几何清理(如去除倒角、工艺孔等)。这样可减小数据

转换时的数据丢失；

2)如果导人的是规模较大的实体薄壁类零件模型，可对模型使用中面抽取功能。

2车架结构模态分析

车架结构模态分析，尤其是车架结构的低阶弹性模态，它不仅是控制汽车常规振动的关键指标，而且反映

了汽车车身的整体剐度性能。

对某车架计算采用自由模态分析方案，将HyperMesh中建立的有限元模型导人OptiStruct进行计算，对比

分析了车架结构前6阶自由模态(固有频率值和振型)，并在Hypermesh后处理器中查看结果(表1)。

表1前6阶固有频率及振型

3车架频率响应分析与改进

复杂系统受多种振动噪声源的激励，每种激励都可以通过不同的路径，经过衰减，传递到多个响应点。

本文采用HyperWorks软件，对该车架自由边界条件下的模态频率响应进行了分析。通过对该车架施加频

率可变的单位载荷，运用OptiStmct软件在自由边界条件下进行模态频率响应分析。得出的变形、模态形

状和频率相位输出特性如图2-图4所示。

图2车架频响模型

(1为y方向的频率响应；2为z方向的频率响应；3为x方向的频率响应)

图3频响点1的频响曲线

(1为x方向的频率响应；2为y方向的频率响应；3为z方向的频率响应)

图4频响点2的频响曲线

由上述分析可知，响应点在外部激励频率与车架固有频率相同时，响应较大，最大位移分别达到74．4Im

和135mm；相位相差1800。原有车架在低频段振动较强烈的主要原因是由于车架的固有频率与发动机的

激励频率(23Hz)较接近，因此，我们通过改变焊点的位置，使车架的1阶固有频率上升到30Hz左右，避

免了低频共振的发生，降低了汽车的低频振动，从而改善了汽车的乘坐舒适性。

4结束语

本文对某车架进行有限元模态频率响应分析，得到车架的固有频率和单位激励下的频率响应，并结合分析

结果对车架结构进行了优化，提高了汽车的乘坐舒适性。

在新产品设计初期应用本分析方法，既可缩短产品开发周期，也可降低生产成本。

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