某車型懸置支架模態(tài)優(yōu)化設計

呂云偉

（中國第一汽車股份有限公司天津技術開發(fā)分公司 300462)

0 引言

隨著汽車產(chǎn)業(yè)以及國民經(jīng)濟的不斷發(fā)展，汽車已經(jīng)從奢侈品逐步轉(zhuǎn)變?yōu)榇焦ぞ撸M入了尋常百姓家。近年來人們對汽車性能要求越來越高，而NVH作為整車舒適度的關鍵性能越來越受到重視。懸置系統(tǒng)作為動力總成與車身之間的關鍵連接系統(tǒng)，直接影響發(fā)動機的激勵向車身的傳遞。本文重點關注懸置支架的結構強度與整車NVH的關系[1]。

1 問題來源

某車型在NVH試驗過程中發(fā)現(xiàn)，3擋時油門踏板踩到底，車內(nèi)噪聲遠高于競品車型（圖1）。

在噪聲彩圖中發(fā)現(xiàn)車輛中高頻共振情況嚴重，500～600 Hz尤其嚴重（圖2）。懸置支架一般模態(tài)范圍在500～1 000 Hz區(qū)間內(nèi)，因此決定測量懸置車身端與動力總成端加速度，以判斷懸置振動與車內(nèi)噪音之間的關系。主要測量工況3擋WOT。

試驗結果表明左懸置在400 Hz存在共振，右懸置在500-600 Hz存在共振，對整車噪聲貢獻度較大。

2 模態(tài)分析

對原模型本體進行CAE模態(tài)分析，分別分析一階與二階模態(tài)（表1）。

表1 初始方案模態(tài)

CAE分析結果與NVH現(xiàn)象相符，所以決定對左懸置車身端、右懸置車身端支架進行加強，提高模態(tài)。目前懸置結構大量采用鈑金材料，重量偏重，因此在結構加強的同時還要考慮輕量化。結合CAE分析的振動形式考慮，制定出懸置提高模態(tài)方案。如果模態(tài)不滿足則繼續(xù)增強，同時利用拓撲優(yōu)化去除多余材料。最后針對新方案進行CAE模態(tài)分析，與原方案進行對比，分析改進效果。具體方案如表2、圖3和圖4所示，改進前后對比如表3所示。

表2 方案列表

表3 支架方案模態(tài)對比表

模態(tài)分析結果較原方案提高很多，比原設計標準500 Hz分別高出40%和30%。同時對方案進行DMU運動校核和28工況CAE應力水平分析，分析結果均滿足開發(fā)目標[2]。

3 NVH整車驗證

為了進一步驗證改進效果，對整改方案進行裝車試驗。對試驗數(shù)據(jù)進行分析，發(fā)現(xiàn)懸置共振現(xiàn)象基本消除，主動端加速度也有了大幅下降。如圖5所示，可以看出懸置更改后噪聲明顯降低，1 700～6 000 r/min時噪聲降低2 dB左右。通過與競品車對比，噪聲水平與競品車相近，改善效果明顯。

4 結束語

針對某車型噪聲比較大的現(xiàn)象，通過路徑查找，明確原因為懸置支架模態(tài)低。利用有限元分析工具，提出支架優(yōu)化方案，并利用拓撲優(yōu)化對其進行減重。通過整車驗證，方案有效，該方法對解決支架模態(tài)低的問題具有參考意義。

【參考文獻】

[1]潘孝勇,柴國忠.懸置支架的優(yōu)化設計與疲勞壽命分析.汽車工程,2007(4).

[2]龐劍,諶剛,何華,等.汽車噪聲與振動——理論與應用[M].北京:北京理工大學出版社,2006.