王 磊

（安徽江淮汽車股份有限公司，安徽 合肥 230601）

變速箱懸置橫梁對(duì)某輕客NVH影響的研究分析

王 磊

（安徽江淮汽車股份有限公司，安徽 合肥 230601）

文章主要針對(duì)某輕型客車變速箱懸置橫梁結(jié)構(gòu)對(duì)整車 NVH的影響進(jìn)行分析研究。通過(guò)對(duì)整車結(jié)構(gòu)件固有頻率進(jìn)行匹配，優(yōu)化變速箱懸置橫梁結(jié)構(gòu)，進(jìn)而改變變速箱懸置橫梁固有頻率以提升整車 NVH性能。結(jié)合 CAE分析及整車試驗(yàn)對(duì)比，最終確認(rèn)滿足NVH性能要求的變速箱懸置橫梁結(jié)構(gòu)。

懸置；橫梁；NVH；模態(tài)

10.16638/j.cnki.1671-7988.2015.09.014

CLC NO.: U463.4 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2015)09-38-03

引言

從上世紀(jì)90年代初至今，我國(guó)汽車工業(yè)有了長(zhǎng)足發(fā)展，部分學(xué)科已經(jīng)與國(guó)際接軌，但從目前乘用車自主品牌銷量情況可以看出，我國(guó)汽車工業(yè)總體水平較歐美日韓系汽車仍有較大差距。整車設(shè)計(jì)需要從原理、材料、結(jié)構(gòu)、精度、性能、成本到模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化等各方面大集成設(shè)計(jì)，這對(duì)我國(guó)汽車工業(yè)設(shè)計(jì)仍有極大的挑戰(zhàn)。

NVH性能是目前國(guó)內(nèi)汽車行業(yè)較流行的詞匯。之所以NVH被提到了一個(gè)較高的行業(yè)高度是因?yàn)榇罅康妮p量化及減震新材料、新結(jié)構(gòu)應(yīng)用，這些新技術(shù)的應(yīng)用對(duì)整車油耗、碰撞安全性、舒適性等性能都有較大提升，這就逼迫 NVH提升設(shè)計(jì)水平以滿足整車的需求。如寶鋼的TRIP、CP鋼等以及2015年全球首發(fā)的第三代超高強(qiáng)鋼Q&P鋼，其各項(xiàng)性能均大大優(yōu)于傳統(tǒng)鋼種：部分鋼種傳統(tǒng)的熱軋工藝可以用冷軋工藝實(shí)現(xiàn)，整車板材更薄更輕；動(dòng)力總成支撐橫梁與車身連接，更多地增加了二級(jí)減震機(jī)構(gòu)；局部共振多采用動(dòng)力吸振器等。諸多因素均導(dǎo)致整車結(jié)構(gòu)模態(tài)成倍增加，尤其對(duì)500Hz以下零部件結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)形成極大挑戰(zhàn)。

目前國(guó)內(nèi)NVH主要驗(yàn)證設(shè)施如半消、全消消聲室混響室，LMS郎德B&K振動(dòng)噪聲分析儀等已基本齊全，但試驗(yàn)方法及準(zhǔn)確性仍需要5-10年的發(fā)展。如各結(jié)構(gòu)白車身模態(tài)、動(dòng)力總成剛體模態(tài)等準(zhǔn)確性不高或無(wú)法測(cè)出振型都是亟待提高的驗(yàn)證技術(shù)。我國(guó)正處于汽車工業(yè)發(fā)展的初、中級(jí)階段，雖然各自主品牌已經(jīng)推出二代甚至是三代車型，但整車開發(fā)仍難免有模仿的痕跡。學(xué)科沒(méi)有發(fā)展到一定水平必然會(huì)存在各種各樣的問(wèn)題，對(duì)于NVH工程師目前更多的工作是使用更先進(jìn)的技術(shù)以解決老平臺(tái)車型問(wèn)題，這與整車正向開發(fā)工作方法有較大不同。

本文主要針對(duì)某歐系 VAN的變速箱懸置橫梁結(jié)構(gòu)對(duì)整車NVH影響進(jìn)行分析研究，得到滿足整車NVH的方案。

1、變速箱懸置橫梁激勵(lì)源分析

某輕型客車在勻速工況 70km/h、80km/h車速行駛過(guò)程中車內(nèi)產(chǎn)生共鳴音，噪聲聲壓級(jí)明顯增大。為進(jìn)一步了解產(chǎn)生上述現(xiàn)象的原因，對(duì)動(dòng)力總成懸置系統(tǒng)進(jìn)行分析，具體分析如下：

（1）從全油門加速工況頻譜圖可以看出振動(dòng)激勵(lì)源為發(fā)動(dòng)機(jī)4階激勵(lì)，在200Hz～250Hz范圍內(nèi)產(chǎn)生共振區(qū)域，對(duì)應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為3000rpm～3750rpm，這與整車車速檔位相對(duì)應(yīng)。由此可知，動(dòng)力總成懸置系統(tǒng)必然存在激勵(lì)局部放大問(wèn)題，整車在此頻率區(qū)存在多個(gè)零部件共振區(qū)，動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)還可能存在激勵(lì)放大問(wèn)題。

（2）動(dòng)力總成懸置系統(tǒng)隔振率在怠速、全油門升速、勻速等各工況均在20dB以上，隔振效果較好。

（3）支架動(dòng)剛度試驗(yàn)：其他支架均滿足設(shè)計(jì)要求，僅變速箱懸置橫梁模態(tài)＜500Hz。

此時(shí)基本鎖定振動(dòng)放大源為變速箱懸置橫梁，其模態(tài)為213.10Hz、231.74Hz。

（4）動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)模態(tài)分析：傳動(dòng)軸 4階模態(tài)為210.36Hz。此模態(tài)與變速箱懸置橫梁213.10Hz模態(tài)在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為3075-3270rpm均產(chǎn)生共振。

綜上所述，振動(dòng)能量主要由變速箱懸置橫梁及傳動(dòng)軸這兩個(gè)動(dòng)力總成連接部件產(chǎn)生，由其他零部件產(chǎn)生的共振能量較低，且零部件眾多，因此優(yōu)先解決主要振動(dòng)部件。

2、零部件分析及優(yōu)化

（1）變速箱懸置橫梁實(shí)物模態(tài)試驗(yàn)

（2）變速箱懸置橫梁CAE模態(tài)分析

由此可知CAE分析基本與試驗(yàn)值相吻合，具有一定可信性。

（3）變速箱懸置橫梁結(jié)構(gòu)優(yōu)化

在橫梁中間支架與橫梁本體之間增加支撐結(jié)構(gòu)，提升其Y向剛度及整體扭轉(zhuǎn)剛度。具體如下示意圖，上加強(qiáng)筋、下加強(qiáng)筋、上下加強(qiáng)筋三種方案。

表1

從設(shè)計(jì)要求判斷，上加強(qiáng)筋方案滿足設(shè)計(jì)要求且成本低。具體模態(tài)云圖如下：

3、變速箱懸置橫梁對(duì)NVH影響的驗(yàn)證

（1）三種方案整車80km/h工況噪聲對(duì)比表

表2

從總聲壓級(jí)判斷上加強(qiáng)筋與上下加強(qiáng)筋方案均滿足整車噪聲要求，但上下加強(qiáng)筋方案更優(yōu)。

（2）整車噪聲譜圖

（3）整車噪聲總聲壓級(jí)圖

4、方案選擇

根據(jù)整車驗(yàn)證效果及成本綜合考慮結(jié)果，使用上加強(qiáng)筋方案。

5、結(jié)論

本文主要針對(duì)變速箱懸置橫梁在整車NVH設(shè)計(jì)匹配中不同結(jié)構(gòu)對(duì)整車性能的影響，找出滿足輕客整車要求的設(shè)計(jì)方案。

通過(guò)上述分析可知，NVH性能是整車級(jí)性能，需整車各系統(tǒng)零部件統(tǒng)籌設(shè)計(jì)。動(dòng)力總成支架一般模態(tài)需＞500Hz，對(duì)于變速箱懸置橫梁類似結(jié)構(gòu)件由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，其頻率一般在 150Hz～300Hz之間，因此此結(jié)構(gòu)件需重點(diǎn)與相關(guān)系統(tǒng)進(jìn)行頻率分布設(shè)計(jì)。

通過(guò)上述分析變速箱懸置支撐橫梁結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，建立輕客系列車型模態(tài)分布表，確定變速箱懸置橫梁模態(tài)范圍260Hz-320Hz，為專業(yè)化分工產(chǎn)品設(shè)計(jì)提供合理理論邊界條件。

[1] 劉惟信.汽車設(shè)計(jì)[M].北京:清華大學(xué)出版社,2001(07).

[2] 余志生.汽車?yán)碚揫M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2006(05).

[3] 張守元,張義民,戴云,沈磊.車身連接點(diǎn)動(dòng)剛度分析與NVH性能改進(jìn)研究[J].設(shè)計(jì)·計(jì)算·研究,2010(10).

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Cross member on the VAN NVH Sensitivity Analysis

Wang Lei
( Anhui Jianghuai Automobile Co., Ltd., Anhui Hefei 230601 )

This paper research the cross member on the impact of NVH for a VAN. By matching the modes of the spare parts for VAN, and optimize the structure of the cross member to optimize the mode of cross member, to enhance the sensitivity of the VAN NVH performance. Comparative tests on the VAN to detect joining CAE analysis, the final confirmation to meet the structure of the cross member and layout of NVH performance requirements.

mount; cross member; NVH; mode

U463.4

A

1671-7988（2015）09-38-03

王磊，就職于安徽江淮汽車股份有限公司技術(shù)中心。