一種MPV數(shù)據(jù)開發(fā)階段的NVH性能分析

肖春燕　申秋燕　曾慶懿

摘 要：本文為解決發(fā)動機(jī)怠速D、R檔整車抖動的問題，通過有限元法模擬仿真懸置系統(tǒng)及副車架。通過優(yōu)化前后懸置系統(tǒng)和副車架結(jié)構(gòu)，有效的降低了發(fā)動機(jī)怠速的抖動問題。同時(shí)路噪變化都在理想范圍內(nèi)，使整車性能得到了明顯提升。

關(guān)鍵詞：模態(tài)分析 怠速振動 懸置系統(tǒng) 副車架

NVH Performance Analysis in MPV Data Development Stage

Xiao Chunyan，Shen Qiuyan，Zeng Qingyi

Abstract：In order to solve the problem of vehicle jitter in D and R gears at engine idle speed， the suspension system and subframe are simulated by finite element method. By optimizing the front and rear suspension system and subframe structure， the problem of engine idle jitter is effectively reduced. At the same time， the road noise changes are within the ideal range， which significantly improves the performance of the whole vehicle.

Key words：modal analysis， idle vibration， suspension system， subframe

1 引言

白車身結(jié)構(gòu)模態(tài)反映白車身結(jié)構(gòu)的固有振動特性，對白車身進(jìn)行模態(tài)分析可判斷是否存在與怠速發(fā)動機(jī)激勵頻率、聲腔模態(tài)頻率等重合的模態(tài)，以及在實(shí)車NVH改進(jìn)過程中作為參考，從白車身模態(tài)頻率和振型入手進(jìn)行分析，如某些轉(zhuǎn)速下車內(nèi)的轟鳴聲。黃秋生[1]通過對問題車輛的動力總成及懸置系統(tǒng)的缺陷進(jìn)行模擬計(jì)算，確定優(yōu)化后的方案滿足匹配要求。徐星橋[2]根據(jù)汽車發(fā)動機(jī)抖動熄火的現(xiàn)象，提出了發(fā)動機(jī)故障診斷方法。趙衛(wèi)艷[3]發(fā)現(xiàn)方向盤固有頻率和發(fā)動機(jī)怠速時(shí)的主激勵頻率接近造成了發(fā)動機(jī)抖動。譙萬成[4]通過對轉(zhuǎn)向盤的優(yōu)化和排氣系統(tǒng)的模態(tài)，減輕了發(fā)動機(jī)的怠速振動。劉國平[5]通過汽車發(fā)動機(jī)抖動發(fā)現(xiàn)進(jìn)氣系統(tǒng)、燃油系統(tǒng)和點(diǎn)火系統(tǒng)出現(xiàn)故障，總結(jié)出發(fā)動機(jī)抖動的診斷和排除方法。

2 某款MPV車型NVH測試及建模

某款MPV車型測試內(nèi)容為怠速工況：idle AC on/off，地點(diǎn)為半消實(shí)驗(yàn)室，路躁測試內(nèi)容為跑道粗糙路面（5G 50/60Kph）， 振動測點(diǎn)位置懸架系統(tǒng)和副車架。

2.1 MPV整車模型建立

某款MPV車型的整車模型如圖1所示，整車系統(tǒng)如圖2所示。整車有限元模型是根據(jù)整車建模準(zhǔn)則建立的，包括以下部分：

Number of nodes節(jié)點(diǎn)數(shù)：1.804.195 Number of elements單元數(shù)：2.477.193

2.2 懸置系統(tǒng)模型對標(biāo)描述

針對某款MPV怠速D、R檔，出現(xiàn)整車抖動問題，整體NVH表現(xiàn)較差。深入調(diào)查發(fā)現(xiàn)懸置隔振性能較差（線性段及非線性段工作區(qū)較短）和懸置襯套剛度較大。針對如上問題，首先對懸置彈簧進(jìn)行材料屬性更新，更新內(nèi)容如圖3所示。

3 某款MPV副車架與懸置系統(tǒng)模擬分析

3.1 副車架有限元模態(tài)分析，見圖4

3.2 懸置系統(tǒng)有限元模擬分析

基于發(fā)動機(jī)怠速D、R檔時(shí)，整車抖動且整體NVH表現(xiàn)較差問題，懸置隔振進(jìn)行優(yōu)化——襯套增大3mm，襯套硬度調(diào)低至45度 ，并對優(yōu)化后的方案進(jìn)行模擬分析，具體分析結(jié)果如圖5所示。

3.2 路噪載荷識別

（1）主貢獻(xiàn)量分析及轉(zhuǎn)向節(jié)處加速度譜。

對某款MPV進(jìn)行實(shí)際運(yùn)行工況下轉(zhuǎn)向節(jié)加速度測試，其中輪心力與懸架、輪胎、路面等相關(guān)。如圖6所示。（2）路噪基于懸架處多個(gè)不相關(guān)的力作用下產(chǎn)生不同方向響應(yīng)之間無固定相位關(guān)系，需要多參考信號內(nèi)部聲場由多個(gè)不相干現(xiàn)象組成。運(yùn)行工況測試數(shù)據(jù)需要解耦為獨(dú)立的現(xiàn)象（主貢獻(xiàn)量分析）單獨(dú)分析每個(gè)獨(dú)立現(xiàn)象，且每個(gè)獨(dú)立現(xiàn)象均可以疊加。參考轉(zhuǎn)向節(jié)處測點(diǎn)，四個(gè)轉(zhuǎn)向節(jié)處，三個(gè)方向12階主分量，我們能夠從前四階主分量曲線中找到主要的峰值，主貢獻(xiàn)量分析及轉(zhuǎn)向處加速度譜，如圖7所示。

3.3 底盤部件結(jié)果對比及靈敏度分析

整車分析狀態(tài)：由于模型中增加控制臂，減振器等懸架部件?；赥B模型分析的46Hz大變形運(yùn)動在整車模型中變化了，因此我們沒有看到太多改善效果。該梁為一個(gè)大質(zhì)量，質(zhì)量會影響梁的剛體及柔性體模態(tài)，同時(shí)載荷也會隨之發(fā)生改變。因此我們建議集中更多精力于副車架襯套剛度調(diào)試上是個(gè)更優(yōu)選擇。

仿真計(jì)算結(jié)果與測試結(jié)果趨勢及峰值較一致，但在75-250Hz區(qū)間，仿真計(jì)算值要低于測試值，原因如下：

（1）載荷是基于T2’狀態(tài)測試。（2）T2’’中做了大量修改并落實(shí)了許多T2’階段的TB優(yōu)化方案，且取得一定效果，尤其在90-200Hz中頻段已經(jīng)得到明顯改善，同時(shí)85Hz也得到更好的預(yù)測?？傮w來說，T2”模型中90-200Hz區(qū)間得到改善。85Hz的路面激勵在T2’’中得到很好的預(yù)測。

4 結(jié)語

本文通過優(yōu)化某款MPV車型懸置系統(tǒng)的材料結(jié)構(gòu)——增加襯套厚度、調(diào)低襯套硬度、調(diào)整主簧轉(zhuǎn)向角至45°的方式，同時(shí)前副車架襯套較軟后副車架襯套較軟前控制臂-前副車架連接襯套較軟前減震器上襯套加，降低了發(fā)動機(jī)怠速D、R檔整車抖動頻率問題。

參考文獻(xiàn)：

[1]黃秋生.某汽車怠速抖動問題分析與改進(jìn)[J].汽車實(shí)用技術(shù)，2018（18）：95-97.

[2]徐星橋.汽車發(fā)動機(jī)怠速抖動故障診斷與排除[J].現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備，2017（11）：117+119.

[3]趙衛(wèi)艷，谷雪松，高曉東.重型卡車怠速方向盤抖動機(jī)理研究[J].汽車實(shí)用技術(shù)，2017（06）：155-157.

[4]譙萬成，張銘成，劉旌揚(yáng).基于模態(tài)分析的汽車轉(zhuǎn)向盤怠速抖動優(yōu)化[J].汽車技術(shù)，2011（11）：27-30.