變速箱懸置橫梁對某輕客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）

變速箱懸置橫梁對某輕客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）

文章主要針對某輕型客車變速箱懸置橫梁結構對整車 NVH的影響進行分析研究。通過對整車結構件固有頻率進行匹配，優化變速箱懸置橫梁結構，進而改變變速箱懸置橫梁固有頻率以提升整車 NVH性能。結合 CAE分析及整車試驗對比，最終確認滿足NVH性能要求的變速箱懸置橫梁結構。

懸置；橫梁；NVH；模態

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90年代初至今，我國汽車工業有了長足發展，部分學科已經與國際接軌，但從目前乘用車自主品牌銷量情況可以看出，我國汽車工業總體水平較歐美日韓系汽車仍有較大差距。整車設計需要從原理、材料、結構、精度、性能、成本到模塊化、標準化等各方面大集成設計，這對我國汽車工業設計仍有極大的挑戰。

NVH性能是目前國內汽車行業較流行的詞匯。之所以NVH被提到了一個較高的行業高度是因為大量的輕量化及減震新材料、新結構應用，這些新技術的應用對整車油耗、碰撞安全性、舒適性等性能都有較大提升，這就逼迫 NVH提升設計水平以滿足整車的需求。如寶鋼的TRIP、CP鋼等以及2015年全球首發的第三代超高強鋼Q&P鋼，其各項性能均大大優于傳統鋼種：部分鋼種傳統的熱軋工藝可以用冷軋工藝實現，整車板材更薄更輕；動力總成支撐橫梁與車身連接，更多地增加了二級減震機構；局部共振多采用動力吸振器等。諸多因素均導致整車結構模態成倍增加，尤其對500Hz以下零部件結構實現形成極大挑戰。

目前國內NVH主要驗證設施如半消、全消消聲室混響室，LMS郎德B&K振動噪聲分析儀等已基本齊全，但試驗方法及準確性仍需要5-10年的發展。如各結構白車身模態、動力總成剛體模態等準確性不高或無法測出振型都是亟待提高的驗證技術。我國正處于汽車工業發展的初、中級階段，雖然各自主品牌已經推出二代甚至是三代車型，但整車開發仍難免有模仿的痕跡。學科沒有發展到一定水平必然會存在各種各樣的問題，對于NVH工程師目前更多的工作是使用更先進的技術以解決老平臺車型問題，這與整車正向開發工作方法有較大不同。

本文主要針對某歐系 VAN的變速箱懸置橫梁結構對整車NVH影響進行分析研究，得到滿足整車NVH的方案。

1、變速箱懸置橫梁激勵源分析

某輕型客車在勻速工況 70km/h、80km/h車速行駛過程中車內產生共鳴音，噪聲聲壓級明顯增大。為進一步了解產生上述現象的原因，對動力總成懸置系統進行分析，具體分析如下：

（1）從全油門加速工況頻譜圖可以看出振動激勵源為發動機4階激勵，在200Hz～250Hz范圍內產生共振區域，對應發動機轉速為3000rpm～3750rpm，這與整車車速檔位相對應。由此可知，動力總成懸置系統必然存在激勵局部放大問題，整車在此頻率區存在多個零部件共振區，動力傳動系統還可能存在激勵放大問題。

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

（3）支架動剛度試驗：其他支架均滿足設計要求，僅變速箱懸置橫梁模態＜500Hz。

此時基本鎖定振動放大源為變速箱懸置橫梁，其模態為213.10Hz、231.74Hz。

（4）動力傳動系統模態分析：傳動軸 4階模態為210.36Hz。此模態與變速箱懸置橫梁213.10Hz模態在發動機轉速為3075-3270rpm均產生共振。

綜上所述，振動能量主要由變速箱懸置橫梁及傳動軸這兩個動力總成連接部件產生，由其他零部件產生的共振能量較低，且零部件眾多，因此優先解決主要振動部件。

2、零部件分析及優化

（1）變速箱懸置橫梁實物模態試驗

（2）變速箱懸置橫梁CAE模態分析

由此可知CAE分析基本與試驗值相吻合，具有一定可信性。

（3）變速箱懸置橫梁結構優化

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

表1

從設計要求判斷，上加強筋方案滿足設計要求且成本低。具體模態云圖如下：

3、變速箱懸置橫梁對NVH影響的驗證

（1）三種方案整車80km/h工況噪聲對比表

表2

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

（2）整車噪聲譜圖

（3）整車噪聲總聲壓級圖

4、方案選擇

根據整車驗證效果及成本綜合考慮結果，使用上加強筋方案。

5、結論

本文主要針對變速箱懸置橫梁在整車NVH設計匹配中不同結構對整車性能的影響，找出滿足輕客整車要求的設計方案。

通過上述分析可知，NVH性能是整車級性能，需整車各系統零部件統籌設計。動力總成支架一般模態需＞500Hz，對于變速箱懸置橫梁類似結構件由于結構復雜，其頻率一般在 150Hz～300Hz之間，因此此結構件需重點與相關系統進行頻率分布設計。

通過上述分析變速箱懸置支撐橫梁結構特點，建立輕客系列車型模態分布表，確定變速箱懸置橫梁模態范圍260Hz-320Hz，為專業化分工產品設計提供合理理論邊界條件。

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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中心。