汽車后視鏡抖動(dòng)的試驗(yàn)和仿真分析

1 概述

　　車外后視鏡是汽車主動(dòng)安全的重要裝置之一，是駕駛員獲取汽車兩側(cè)和后方等外部環(huán)境信息的工具，也是保證汽車行駛安全的重要工具。在汽車行駛過(guò)程中，路面激勵(lì)、發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)系統(tǒng)的振動(dòng)都會(huì)引起車身振動(dòng)，可能造成后視鏡不同程度的抖動(dòng)。嚴(yán)重的抖動(dòng)會(huì)造成后方視野不清，導(dǎo)致駕駛員因判斷失誤進(jìn)而引發(fā)交通事故。根據(jù)文獻(xiàn)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)因后視鏡設(shè)計(jì)制造缺陷造成的交通事故占交通事故總數(shù)的30%，而美國(guó)所占比例為20%，尤其在高速公路上，此比例高達(dá)70%。因此，后視鏡除了滿足有關(guān)法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)要求，合理選擇曲率半徑、鏡面大小外、安裝位置外，必須注意后視鏡的動(dòng)態(tài)特性。

　　2 問(wèn)題的提出

　　在國(guó)內(nèi)某一款乘用車的道路實(shí)驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)：后視鏡不僅在怠速工況下發(fā)生嚴(yán)重抖動(dòng)，并且在高速行駛和粗糙路面上行駛也有明顯的抖動(dòng)。使駕駛員觀察視野模糊，不僅易造成駕駛員視力疲勞，而且無(wú)法及時(shí)準(zhǔn)確的判斷兩側(cè)和后方的情況，存在較大的安全隱患。本文針對(duì)此問(wèn)題進(jìn)行了分析和改進(jìn)。

　　3 實(shí)驗(yàn)?zāi)B(tài)分析

　　為了獲取后視鏡的真實(shí)工作狀況，在整車上進(jìn)行試驗(yàn)，測(cè)試后視鏡的動(dòng)態(tài)特性時(shí)采用錘擊激勵(lì)。實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)采集前端采用LMS公司的SCADIII，力錘采用PCB公司的HEV200，傳感器采用PCB公司的三向加速度傳感器，數(shù)據(jù)分析處理軟件采用Test.LAB 9等進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

　　傳感器的布置位置見(jiàn)圖1

　　圖1 后視鏡傳感器布置位置

　　數(shù)據(jù)采集截止頻率為512Hz，頻率分辨率為0.5Hz，通過(guò)分析可得到如下結(jié)果：

　　圖2 后視鏡模態(tài)計(jì)算結(jié)果

　　從試驗(yàn)結(jié)果看出，后視鏡的模態(tài)頻率偏低，很容易被發(fā)動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)系統(tǒng)以及路面所激勵(lì)，是導(dǎo)致后視鏡抖動(dòng)的重要原因。

　　4 后視鏡數(shù)值模擬分析

　　針對(duì)本款車出現(xiàn)的后視鏡抖動(dòng)的問(wèn)題，如果單純采用試驗(yàn)方法尋求問(wèn)題的成因會(huì)困難、而且耗時(shí)。為了快速找出結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)缺陷并提出修改建議，本文采用仿真模擬方法，對(duì)后視鏡結(jié)構(gòu)進(jìn)行結(jié)構(gòu)模態(tài)分析，檢查找出結(jié)構(gòu)中存在的問(wèn)題，提出涉及更改建議。

　　4.1 有限元模型的建立

　　為了使后視鏡模態(tài)分析在接近于實(shí)際情況的條件下進(jìn)行，采用后視鏡安裝在前門(mén)的狀態(tài)下進(jìn)行分析，后視鏡及前門(mén)的有限元模型是在HyperMesh中完成的，在有限元模型中，采用四面體單元TETRA4，鈑金件的單元?jiǎng)澐忠运倪呅螁卧狢QUAD4為主，過(guò)渡單元用三角形單元CTRIA3，并控制在3%內(nèi)，鉸鏈軸采用RBE2單元進(jìn)行模擬，焊點(diǎn)采用CWELD單元進(jìn)行模擬、膠采用實(shí)體單元進(jìn)行模擬。有限元模型如圖3所示：