消除汽车方向盘怠速抖动方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种消除汽车方向盘怠速抖动方法及装置，针对汽车转向系统中的支撑管梁进行仿真分析，通过建立支撑管梁的三维模型，将支撑管梁的三维模型导入有限元分析软件中，获得支撑管梁的质量矩阵M以及刚度矩阵K，并基于支撑管梁的优化模型，采用遗传算法，求解满足预设防抖动准则的支撑管梁的最优直径和最优壁厚。本发明专利技术提供的方法及装置能够简便、高效、精准的消除汽车方向盘怠速抖动的问题。

Method and device for eliminating idling jitter of automobile steering wheel

The invention provides a method and device to eliminate the idling jitter of the steering wheel, and simulates the supporting tube beam in the automobile steering system. Through the establishment of the three-dimensional model of the supporting tube beam, the three-dimensional model of the supporting tube beam is introduced into the finite element analysis software, and the mass matrix M and the stiffness matrix K of the supporting pipe beam are obtained. Based on the optimization model of support pipe girder, genetic algorithm is used to solve the optimal diameter and the optimum wall thickness of the supporting pipe beam satisfying the pre fortification jitter criterion. The method and device provided by the invention can solve the problem of idle speed jitter of the steering wheel simply, efficiently and accurately.

【技术实现步骤摘要】
消除汽车方向盘怠速抖动方法及装置
本专利技术涉及车辆工程领域，尤其涉及一种消除汽车方向盘怠速抖动方法及装置。
技术介绍
方向盘是汽车转向系统中的一个关键部件，在车辆行驶过程中，驾驶员通过控制方向盘带动转向系统使转向轮偏转一定角度以实现转向功能。当汽车发动机启动后处于怠速工况中，由于转向系统设计不合理，其固有频率经常被发动机的怠速振动频率所激发，从而发生方向盘抖动。而方向盘抖动是影响汽车的噪声、振动和声振粗糙度(NoiseVibrationHarshness,NVH)性能的关键因素之一。目前，关于汽车方向盘怠速抖动治理的相关专利，如CN103407495B公开了一种汽车转向支撑横梁的连接支架用于提高转向系统的模态，规避方向盘怠速抖动的风险，该方案需要建立复杂的转向系统-支撑管系和板系的有限元模型，并进行复杂的有限元模态计算，因而建模时间长，影响了抖动治理的时效性；还有的相关专利，如CN106114606A公开了一种防止怠速抖动的汽车转向管柱结构，需要对转向管柱结构进行复杂的实验模态参数识别，然后进行结构修改来消除抖动，这些方法都比较复杂，花费也比较高。
技术实现思路
本专利技术提供一种消除汽车方向盘怠速抖动方法及装置，用于简便、高效、精准的消除汽车方向盘怠速抖动的问题。本专利技术的第一方面提供一种消除汽车方向盘怠速抖动方法，包括：建立汽车转向系统的支撑管梁的三维模型，并将所述支撑管梁的三维模型导入有限元分析软件中，获得所述有限元分析软件输出的所述支撑管梁的质量矩阵M以及刚度矩阵K，所述质量矩阵M和所述刚度矩阵K是根据所述支撑管梁的直径和壁厚确定的；基于所述支撑管梁的优化模型，采用遗传算法，求解所述支撑管梁的最优直径和最优壁厚，其中，所述优化模型用于指示所述质量矩阵M、所述刚度矩阵K以及所述支撑管梁的固有频率之间的约束关系，且所述支撑管梁的最优直径和最优壁厚对应的所述支撑管梁的固有频率满足预设防抖动准则；输出所述支撑管梁的最优直径和所述支撑管梁的最优壁厚。可选的，所述支撑管梁的优化模型具体为：|K-p2M|＝0，公式一其中，所述公式一为所述支撑管梁的特征方程，p为所述支撑管梁的固有频率，K为所述支撑管梁的刚度矩阵，M为所述支撑管梁的质量矩阵。可选的，基于所述支撑管梁的优化模型，采用遗传算法，求解所述支撑管梁的最优直径和最优壁厚，包括：根据所述支撑管梁的初始直径和初始壁厚，获取所述支撑管梁的初始直径和初始壁厚对应的质量矩阵M0以及刚度矩阵K0；调整所述支撑管梁的初始直径和初始壁厚，得到调整后的每个直径和壁厚对应的质量矩阵Mi以及刚度矩阵Ki，其中i为所述遗传算法的种群规模；根据所述优化模型，获取各个直径和壁厚对应的所述支撑管梁的一阶固有频率p1；根据各所述p1以及各所述p1对应的所述支撑管梁的质量，求解所述支撑管梁的最优直径和最优壁厚；其中，所述p1对应的所述支撑管梁的质量是根据所述p1对应的直径和壁厚得到的。可选的，所述根据各所述p1以及各所述p1对应的所述支撑管梁的质量，求解所述支撑管梁的最优直径和最优壁厚，包括：根据各所述p1以及各所述p1对应的所述支撑管梁的质量，通过公式二获取目标函数值；其中，所述p1为所述支撑管梁的一阶固有频率，m为所述p1对应的所述支撑管梁的质量，z为目标函数值；根据所述目标函数值z和所述p1，求解所述支撑管梁的最优直径和最优壁厚。可选的，所述根据所述目标函数值z和所述p1，求解所述支撑管梁的最优直径和最优壁厚，包括：判断是否存在满足预设防抖动准则的p1，所述预设防抖动准则如公式三所示；若存在，则将最大的所述p1对应的直径和壁厚作为所述支撑管梁的最优直径和最优壁厚。可选的，所述支撑管梁的直径的调整范围：0.8Φ0≤Φ≤1.2Φ0，其中，Φ为调整后的支撑管梁的直径，Φ0为支撑管梁的初始直径；以及所述支撑管梁的壁厚的调整范围：0.5δ0≤δ≤1.5δ0，其中，δ为调整后的支撑管梁的壁厚，δ0为支撑管梁的初始壁厚。可选的，在所述根据各所述p1以及各所述p1对应的所述支撑管梁的质量，求解所述支撑管梁的最优直径和最优壁厚之前，还包括：判断所述p1是否满足公式四，得到的判断结果为是；本专利技术的第二方面提供一种消除汽车方向盘怠速抖动装置，包括：获取模块，用于建立汽车转向系统的支撑管梁的三维模型，并将所述支撑管梁的三维模型导入有限元分析软件中，获得所述有限元分析软件输出的所述支撑管梁的质量矩阵M以及刚度矩阵K，所述质量矩阵M和所述刚度矩阵K是根据所述支撑管梁的直径和壁厚确定的；求解模块，用于基于所述支撑管梁的优化模型，采用遗传算法，求解所述支撑管梁的最优直径和最优壁厚，其中，所述优化模型用于指示所述质量矩阵M、所述刚度矩阵K以及所述支撑管梁的固有频率之间的约束关系，且所述支撑管梁的最优直径和最优壁厚对应的所述支撑管梁的固有频率满足预设防抖动准则；输出模块，用于输出所述支撑管梁的最优直径和所述支撑管梁的最优壁厚。可选的，所述建立所述支撑管梁的优化模型具体为：|K-p2M|＝0，公式一其中，所述公式一为所述支撑管梁的特征方程，p为所述支撑管梁的固有频率，K为所述支撑管梁的刚度矩阵，M为所述支撑管梁的质量矩阵。可选的，所述求解模块具体用于：根据所述支撑管梁的初始直径和初始壁厚，获取所述支撑管梁的初始直径和初始壁厚对应的质量矩阵M0以及刚度矩阵K0；调整所述支撑管梁的初始直径和初始壁厚，得到调整后的每个直径和壁厚对应的质量矩阵Mi以及刚度矩阵Ki，其中i为所述遗传算法的种群规模；根据所述优化模型，获取各个直径和壁厚对应的所述支撑管梁的一阶固有频率p1；根据各所述p1以及各所述p1对应的所述支撑管梁的质量，求解所述支撑管梁的最优直径和最优壁厚；其中，所述p1对应的所述支撑管梁的质量是根据所述p1对应的直径和壁厚得到的。可选的，所述求解模块具体还用于：根据各所述p1以及各所述p1对应的所述支撑管梁的质量，通过公式二获取目标函数值；其中，所述p1为所述支撑管梁的一阶固有频率，m为所述p1对应的所述支撑管梁的质量，z为目标函数值；根据所述目标函数值z和所述p1，求解所述支撑管梁的最优直径和最优壁厚。可选的，所述求解模块具体还用于：判断是否存在满足预设防抖动准则的p1，所述预设防抖动准则如公式三所示；若存在，则将最大的所述p1对应的直径和壁厚作为所述支撑管梁的最优直径和最优壁厚。可选的，所述支撑管梁的直径的调整范围：0.8Φ0≤Φ≤1.2Φ0，其中Φ为调整后的支撑管梁的直径，Φ0为支撑管梁的初始直径；以及所述支撑管梁的壁厚的调整范围：0.5δ0≤δ≤1.5δ0，其中δ为调整后的支撑管梁的壁厚，δ0为支撑管梁的初始壁厚。可选的，所述求解模块具体还用于：判断所述p1是否满足公式四，得到的判断结果为是；本专利技术提供的消除汽车方向盘怠速抖动方法及装置，针对汽车转向系统中的支撑管梁进行仿真分析，通过建立支撑管梁的三维模型，将支撑管梁的三维模型导入有限元分析软件中，获得支撑管梁的质量矩阵M以及刚度矩阵K，并基于支撑管梁的优化模型，采用遗传算法，求解满足预设防抖动准则的支撑管梁的最优直径和最优壁厚。本专利技术提供的方法及装置能够简便、高效、精准的消除汽车方向盘怠速抖动的问题。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种消除汽车方向盘怠速抖动方法，其特征在于，包括：建立汽车转向系统的支撑管梁的三维模型，并将所述支撑管梁的三维模型导入有限元分析软件中，获得所述有限元分析软件输出的所述支撑管梁的质量矩阵M以及刚度矩阵K，所述质量矩阵M和所述刚度矩阵K是根据所述支撑管梁的直径和壁厚确定的；基于所述支撑管梁的优化模型，采用遗传算法，求解所述支撑管梁的最优直径和最优壁厚，其中，所述优化模型用于指示所述质量矩阵M、所述刚度矩阵K以及所述支撑管梁的固有频率之间的约束关系，且所述支撑管梁的最优直径和最优壁厚对应的所述支撑管梁的固有频率满足预设防抖动准则；输出所述支撑管梁的最优直径和所述支撑管梁的最优壁厚。

【技术特征摘要】
1.一种消除汽车方向盘怠速抖动方法，其特征在于，包括：建立汽车转向系统的支撑管梁的三维模型，并将所述支撑管梁的三维模型导入有限元分析软件中，获得所述有限元分析软件输出的所述支撑管梁的质量矩阵M以及刚度矩阵K，所述质量矩阵M和所述刚度矩阵K是根据所述支撑管梁的直径和壁厚确定的；基于所述支撑管梁的优化模型，采用遗传算法，求解所述支撑管梁的最优直径和最优壁厚，其中，所述优化模型用于指示所述质量矩阵M、所述刚度矩阵K以及所述支撑管梁的固有频率之间的约束关系，且所述支撑管梁的最优直径和最优壁厚对应的所述支撑管梁的固有频率满足预设防抖动准则；输出所述支撑管梁的最优直径和所述支撑管梁的最优壁厚。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述支撑管梁的优化模型具体为：|K-p2M|＝0，公式一其中，所述公式一为所述支撑管梁的特征方程，p为所述支撑管梁的固有频率，K为所述支撑管梁的刚度矩阵，M为所述支撑管梁的质量矩阵。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，基于所述支撑管梁的优化模型，采用遗传算法，求解所述支撑管梁的最优直径和最优壁厚，包括：根据所述支撑管梁的初始直径和初始壁厚，获取所述支撑管梁的初始直径和初始壁厚对应的质量矩阵M0以及刚度矩阵K0；调整所述支撑管梁的初始直径和初始壁厚，得到调整后的每个直径和壁厚对应的质量矩阵Mi以及刚度矩阵Ki，其中i为所述遗传算法的种群规模；根据所述优化模型，获取各个直径和壁厚对应的所述支撑管梁的一阶固有频率p1；根据各所述p1以及各所述p1对应的所述支撑管梁的质量，求解所述支撑管梁的最优直径和最优壁厚；其中，所述p1对应的所述支撑管梁的质量是根据所述p1对应的直径和壁厚得到的。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据各所述p1以及各所述p1对应的所述支撑管梁的质量，求解所述支撑管梁的最优直径和最优壁厚，包括：根据各所述p1以及各所述p1对应的所述支撑管梁的质量，通过公式二获取目标函数值；其中，所述p1为所述支撑管梁的一阶固有频率，m为所述p1对应的所述支撑管梁的质量，z为目标函数值；根据所述目标函数值z和所述p1，求解所述支撑管梁的最优直径和最优壁厚。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述目标函数值z和所述p1，求解所述支撑管梁的最优直径和最优壁厚，包括：判断是否存在满足预设防抖动准则的p1，所述预设防抖...

【专利技术属性】
技术研发人员：张晨霞，
申请(专利权)人：北京汽车股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11