基于NVH性能的某車型下車體優化設計

和麗梅

摘要：本文通過解決某車型下車體結構振動問題，提出多種優化方案并進行對比分析，經過不斷優化改進，使下車體結構滿足NVH性能目標要求，并總結出提高下車體NVH性能的經驗，為今后的設計開發提供指導意義。

關鍵詞：NVH；振動；下車體結構

1引言

隨著汽車工業的不斷發展，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；同時，1/5的售后問題與NVH有關，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有轟鳴聲是難以接受的。這也要求我們在汽車結構設計中，更多地對汽車NVH性能進行提升和優化。

本文主要是解決某廂式車的下車體在發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，才能提出有效的結構方案，以滿足性能要求。

2理論基礎

2.1振動激勵源

人體能感受到的振動主要在0.5Hz至50Hz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、發動機振動激勵（運動件的不平衡旋轉和往復運動、曲軸的變動氣體負荷、氣門組慣性力和彈性力，輪系振動）、傳動系統激勵（變速器嚙合齒輪副的負荷作用、傳動軸等速萬向節的變動力矩）等。

2.2隔振技術

物塊振動時傳遞到基礎上的力為兩部分：

一部分是由于彈簧變形而作用于基礎上的力，另一部分是通過阻尼元件作用于基礎的力。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η與頻率比λ的關系如圖，表明力的傳遞率與阻尼和激振頻率有關。

（1）η<1時，隔振才有意義。

（2）頻率比λ>1.414，η<1，才能達到隔振的目的。

（3）系統的固有頻率ωn越小隔振越好，隔振彈簧剛度要小。

（4）λ>1.414時，加大阻尼會使振幅增大，降低隔振效果。

（5）阻尼太小，機器過共振區時會產生很大的振動，隔振，要選擇恰當阻尼值。

3下車體結構優化設計

3.1設計目標

某廂式車的下車體在發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—加速度響應小于300（mm/s^2）。

3.2原有結構分析

某廂式車的下車體在發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—加速度響應大于300（mm/s^2），不滿足目標要求。

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

問題2：發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。

3.3NVH優化設計

根據隔振技術原理，板結構振動的控制策略主要有：

①模態分離：使得局部模態與整車模態分開；相連部件的模態分開；

②剛度控制：剛度是調節頻率的主要因素，它能便捷地調節模態頻率；

③阻尼控制：阻尼可以抑制板的振動，從而減小輻射；

④質量控制：增加質量既使得系統頻率偏移，也使得振動幅值降低。

根據以上的策略，從結構上考慮即剛度控制，方案如表1。

4優化方案驗證

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

對問題2分析結果：各個方案模型發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結語

經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性能起關鍵作用，零件的剛度起至關重要的作用，在薄板上要增加相應的筋條，筋條大小和位置布置得到其剛度會迅速地提升，所以在零件設計過程中盡量避免出現大面積的平板出現，只要有平板出現其剛度不好，隨之也會出現響應加速度偏大，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%，所以接頭設計至關重要。只有把白車身模態、局部模態好，其整車的NVH性能才會更好。