汽车后视镜抖动的试验和仿真分析

 

　　1 概述

　　车外后视镜是汽车主动安全的重要装置之一，是驾驶员获取汽车两侧和后方等外部环境信息的工具，也是保证汽车行驶安全的重要工具。在汽车行驶过程中，路面激励、发动机和传动系统的振动都会引起车身振动，可能造成后视镜不同程度的抖动。严重的抖动会造成后方视野不清，导致驾驶员因判断失误进而引发交通事故。根据文献统计，我国因后视镜设计制造缺陷造成的交通事故占交通事故总数的30%，而美国所占比例为20%，尤其在高速公路上，此比例高达70%。因此，后视镜除了满足有关法规和标准要求，合理选择曲率半径、镜面大小外、安装位置外，必须注意后视镜的动态特性。

　　2 问题的提出

　　在国内某一款乘用车的道路实验过程中发现：后视镜不仅在怠速工况下发生严重抖动，并且在高速行驶和粗糙路面上行驶也有明显的抖动。使驾驶员观察视野模糊，不仅易造成驾驶员视力疲劳，而且无法及时准确的判断两侧和后方的情况，存在较大的安全隐患。本文针对此问题进行了分析和改进。

　　3 实验模态分析

　　为了获取后视镜的真实工作状况，在整车上进行试验，测试后视镜的动态特性时采用锤击激励。实验的数据采集前端采用LMS公司的SCADIII，力锤采用PCB公司的HEV200，传感器采用PCB公司的三向加速度传感器，数据分析处理软件采用Test.LAB 9等进行实验。

　　传感器的布置位置见图1

　　

 

　　图1 后视镜传感器布置位置

　　数据采集截止频率为512Hz，频率分辨率为0.5Hz，通过分析可得到如下结果：

　　

 

　　图2 后视镜模态计算结果

　　从试验结果看出，后视镜的模态频率偏低，很容易被发动机、传动系统以及路面所激励，是导致后视镜抖动的重要原因。

　　4 后视镜数值模拟分析

　　针对本款车出现的后视镜抖动的问题，如果单纯采用试验方法寻求问题的成因会困难、而且耗时。为了快速找出结构的设计缺陷并提出修改建议，本文采用仿真模拟方法，对后视镜结构进行结构模态分析，检查找出结构中存在的问题，提出涉及更改建议。

　　4.1 有限元模型的建立

　　为了使后视镜模态分析在接近于实际情况的条件下进行，采用后视镜安装在前门的状态下进行分析，后视镜及前门的有限元模型是在HyperMesh中完成的，在有限元模型中，采用四面体单元TETRA4，钣金件的单元划分以四边形单元CQUAD4为主，过渡单元用三角形单元CTRIA3，并控制在3%内，铰链轴采用RBE2单元进行模拟，焊点采用CWELD单元进行模拟、胶采用实体单元进行模拟。有限元模型如图3所示：