2.3 转向系统及仪表板总成模态、频率、能量分析

对转向系统和仪表板总成系统模态和频率进行分析，得到方向盘转向柱垂向（Z向）频率34.57Hz，不满足设计目标。

图5 方向盘垂向频率34.57Hz

对转向系统和仪表板总成系统进行能量分析，找出结构中能量集中位置。从图6和图7的模态应变能云图可 知结构的能量主要集中在CCB安装支架a、支架b、支架c、支架d和支架e,其中支架a和支架e对共振贡献量最大，其能量集中位置为结构薄弱环节，因此对 结构薄弱部件进行优化分析。

图6 原设计方案模态应变能云图a

图7 原设计方案模态应变能云图b

3.转向系统结构优化分析

针对结构的薄弱位置，提出以下三种优化方案。

方案a：将CCB左侧与车身中通道连接的支架b改为封闭结构，加强其与车身前地板的连接刚度，如图8所示。

图8 转向柱支架修改方案a和b

方案b:针对仪表板与CCB连接刚度不足，将仪表板与CCB连接支架c的厚度由1mm增加为2mm, 同时将L型支架d改为U型结构，如图8所示。

方案c：针对转向柱与CCB连接刚度不足，将转向柱安装支架a厚度由2.5mm改为3.5mm,同时将副驾驶安全气蘘（PAB）支架e改为新结构以提高其刚度，如图9所示。

图9 转向柱支架修改方案c

综合以上三种优化方案，其转向柱垂向振动频率可提高到38.21Hz，达到了目标要求。

图10 模态应变能对比结果

4.结论

转向系统和仪表板系统是整车振动的最敏感区域，CCB为转向系统和仪表板系统的主要承载件，因此在设计前期应该重点考虑其结构的固有频率，同时也需关注CCB其他连接支架的固有频率，避免在设计后期冻结后CCB结构难以更改。

本文将仪表板和转向系统结构作为一个系统考虑，利用模态应变能方法优化CCB连接支架结构，提高了方向盘的垂向频率，达到设计目标，提高汽车NVH性能。

参考文献
[1] Fenji FUJIKAWA. Analysis of steering column Vibration[J]. Motion & Control No.4-1998.
[2] 田冠男等. 面向汽车转向系统NVH 性能的分析与设计流程. 2006年9月 计算机辅助工程第15卷.