基于NVH性能的某車型下車體優(yōu)化設(shè)計

和麗梅

摘要：本文通過解決某車型下車體結(jié)構(gòu)振動問題，提出多種優(yōu)化方案并進行對比分析，經(jīng)過不斷優(yōu)化改進，使下車體結(jié)構(gòu)滿足NVH性能目標要求，并總結(jié)出提高下車體NVH性能的經(jīng)驗，為今后的設(shè)計開發(fā)提供指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：NVH；振動；下車體結(jié)構(gòu)

1引言

隨著汽車工業(yè)的不斷發(fā)展，消費者對于汽車舒適性的需求逐漸提高。在購車后的滿意度方面，在所有汽車用戶不滿意的問題中，約有1/3的問題與NVH有關(guān)；同時，1/5的售后問題與NVH有關(guān)，特別是用戶在開車過程中感覺到車身不同程度的振動和車內(nèi)有轟鳴聲是難以接受的。這也要求我們在汽車結(jié)構(gòu)設(shè)計中，更多地對汽車NVH性能進行提升和優(yōu)化。

本文主要是解決某廂式車的下車體在發(fā)動機懸掛處激勵下駕駛員座位處，中排座椅，中后排座椅處，振動響應(yīng)較差的問題，在基于深入理解NVH的理論知識，才能提出有效的結(jié)構(gòu)方案，以滿足性能要求。

2理論基礎(chǔ)

2.1振動激勵源

人體能感受到的振動主要在0.5Hz至50 H7之間，是由頻率，振動級和方向決定的。汽車振動源主要有：路面激勵對懸架的作用、發(fā)動機振動激勵（運動件的不平衡旋轉(zhuǎn)和往復(fù)運動、曲軸的變動氣體負荷、氣門組慣性力和彈性力，輪系振動）、傳動系統(tǒng)激勵（變速器嚙合齒輪副的負荷作用、傳動軸等速萬向節(jié)的變動力矩）等。

2.2隔振技術(shù)

物塊振動時傳遞到基礎(chǔ)上的力為兩部分：

一部分是由于彈簧變形而作用于基礎(chǔ)上的力，另一部分是通過阻尼元件作用于基礎(chǔ)的力。兩部分力相位差為90°，頻率相同，合成為一個同頻率合力，合力的最大值為：

不同阻尼時傳遞率n與頻率比入的關(guān)系如圖，表明力的傳遞率與阻尼和激振頻率有關(guān)。

（1）n<1時，隔振才有意義。

（2）頻率比入>1.414，n<1，才能達到隔振的目的。

（3）系統(tǒng)的固有頻率n越小隔振越好，隔振彈簧剛度要小。

（4）入>1.414時，加大阻尼會使振幅增大，降低隔振效果。

（5）阻尼太小，機器過共振區(qū)時會產(chǎn)生很大的振動，隔振，要選擇恰當阻尼值。

3下車體結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計

3.1設(shè)計目標

某廂式車的下車體在發(fā)動機懸掛處激勵下駕駛員座位處，中排座椅，中后排座椅處振動響應(yīng)—加速度響應(yīng)小于300（mm/s^2）。

3.2原有結(jié)構(gòu)分析

某廂式車的下車體在發(fā)動機懸掛處激勵下駕駛員座位處，中排座椅，中后排座椅處振動響應(yīng)—加速度響應(yīng)大于300（mm/s^2），不滿足目標要求。

問題1：發(fā)動機左懸掛處激勵下各點振動響應(yīng)：發(fā)動機左懸掛處激勵下駕駛員座位下振動響應(yīng)加速度為490（mm/s^2），不滿足要求，見圖1。

問題2：發(fā)動機后懸掛處激勵下駕駛員座位處，中排座椅，中后排座椅處振動響應(yīng)加速度分別為：450（mm/s^2），1180（mm/s^2）和700（mm/s^2），不滿足要求，見圖2。

3.3 NVH優(yōu)化設(shè)計

根據(jù)隔振技術(shù)原理，板結(jié)構(gòu)振動的控制策略主要有：

①模態(tài)分離：使得局部模態(tài)與整車模態(tài)分開；相連部件的模態(tài)分開；

②剛度控制：剛度是調(diào)節(jié)頻率的主要因素，它能便捷地調(diào)節(jié)模態(tài)頻率；

③阻尼控制：阻尼可以抑制板的振動，從而減小輻射；

④質(zhì)量控制：增加質(zhì)量既使得系統(tǒng)頻率偏移，也使得振動幅值降低。

根據(jù)以上的策略，從結(jié)構(gòu)上考慮即剛度控制，方案如表1。

4優(yōu)化方案驗證

對問題1分析結(jié)果：各個方案模型發(fā)動機左懸掛處激勵下駕駛員座位下的響應(yīng)有所改善，其中方案二合方案三能滿足目標要求

對問題2分析結(jié)果：各個方案模型發(fā)動機后懸掛處激勵下駕駛員座位處、中排座椅處，中后排座椅處的響應(yīng)有較大改善，其中方案二合方案三能滿足目標要求，見圖3。

5結(jié)語

經(jīng)過解決某廂式車下車體的振動問題可以看出，在低頻階段，車身骨架/接頭/主斷面對NVH性能起關(guān)鍵作用，零件的剛度起至關(guān)重要的作用，在薄板上要增加相應(yīng)的筋條，筋條大小和位置布置得到其剛度會迅速地提升，所以在零件設(shè)計過程中盡量避免出現(xiàn)大面積的平板出現(xiàn)，只要有平板出現(xiàn)其剛度不好，隨之也會出現(xiàn)響應(yīng)加速度偏大，震感強烈，NVH性能差的問題。橫梁的接頭也是要講究，不能隨便放置就可以了，要把力的傳遞通道給搭好了，如果接頭不強其剛度也會弱，有研究表明車身接頭剛度對整個車身剛度的影響可達50%～70%，所以接頭設(shè)計至關(guān)重要。只有把白車身模態(tài)、局部模態(tài)好，其整車的NVB性能才會更好。