汽车挡风玻璃洗涤液喷水壶动态特性分析

为了验证某车用喷水壶产品的动态特性是否满足工程设计要求，基于Ansys有限元仿真软件对该产品进行约束模态分析，得出产品的固有频率及对应的各阶振型，并对其模态特性进行分析；基于模态分析结果对该产品进行谐响应分析，考察其在模拟工况下共振位置的应力情况，从而找出箱体结构的薄弱部位。分析表明：喷水壶产品的前六阶固有频率不会与发动机激励频率(怠速和通常工作转速的情况下)、路面激励频率发生共振；当加入外部激励，喷水壶振动频率与模态固有频率接近时，其支架A与箱体衔接部位最先容易产生疲劳破坏。经过对薄弱部位进行结构改进，改进后该部位的频响应力降低了45.11%，增强了喷水壶的整体强度。

汽车喷水壶(以下简称喷水壶)是用于盛放汽车挡风玻璃洗涤液的塑件容器， 其在汽车雨刮器系统中扮演着一个重要角色。由于该产品安装在汽车发动机附近，在剧烈振动和液体载荷冲击情况下会使其薄弱部位发生疲劳断裂，因此，在喷水壶开发设计阶段，应当对产品的动态特性进行分析，确保其满足使用强度要求。

文献[1]基于模态分析方法， 对某燃油箱进行动态特性分析， 进一步优化其油箱隔板结构设计， 通过扫频激振试验表明改进后的设计可提高油箱固有频率， 从而避开共振频率范围。

文献[2]基于ANSYS软件，对某发动机连杆进行模态分析与谐响应分析，确定了其共振频率及区域，为连杆结构优化提供参考。文献[3]基于模态分析与CFD 分析，对某膨胀箱薄弱部位的改进方案进行评估，改进后的方案通过了耐久性试验验证。文献[4]基于有限元模型与功率谱密度，分别对某轻型载货车尿素箱支架进行模态性能分析和振动疲劳分析，然后采用二代非劣排序遗传算法对其主体支架进行优化，优化后的方案减轻了支架重量， 且通过了整车道路验证。

文献[5]基于有限元分析方法对乘用车油箱进行模态分析与谐响应分析， 得出油箱的薄弱部位，为后期结构改进提供参考。

本文运用Ansys Workbench 软件对喷水壶模型进行模态与谐响应分析，得出喷水壶产品的固有频率及对应振型，并确定了其发生共振的频率及部位，为喷水壶的结构设计及优化提供理论依据。

2. 有限元模型建立 喷水壶的材料特性如表1 所示。

Table 1. Washer reservoir material characteristics 表1. 喷水壶材料特性 材料 弹性模量/Mpa 密度/(t/mm3) 泊松比 屈服强度/Mpa PP5 1000 9.1E−10 0.42 25