某微車驅動橋模態分析

胡禮，吳小東，陳海，郝鋅，孫偉元，李永放，陳志洋

（四川建安工業有限責任公司，四川 雅安 625000）

前言

隨著中國經濟的高速發展，市場競爭日益激烈，人們對整車的要求也越來越高，這不得不要求整車廠以最低的成本在最短的時間內推出質量最好的產品。驅動橋作為微車最為重要的結構傳動部件，極其影響整車的安全性、舒適性和穩定性，所以設計的好壞將直接決定產品在市場上的聲譽。

本文以某微車驅動橋為例，通過在Hypermesh14.0 里進行網格劃分，然后用ABAQUS 進對某微車驅動橋進行模態分析，以確定改進后的結構方案是否能夠改善模態頻率，以達到提升NVH 性能的目的，為微車驅動橋提供噪聲振動有效的解決方案，也為以后同類產品的研發提供設計參考。

1 有限元模型建立

由于驅動橋的連接件比較多，通過幾何模型的簡化處理，建立的有限元模型如下：

圖1 驅動橋原模型（中段短）

圖2 驅動橋新模型（中段長）

1.1 材料參數

為了以上兩個模型計算對比方便，現將材料參數統一要求如下：

彈性模量：210Gpa；

泊松比：0.28；

密度：7.9×103Kg/m3。

1.2 分析方法

運用ABAQUS 的模態分析方法，可以考察驅動橋結構對整車NVH 的影響，從而避免出現共振的情況。在ABAQUS中，一共有三種計算模態固有頻率和振型的方法，分別是：自動多層次子結構方法（AMS method）、子空間法 （Subspace method）、蘭索士法（Lamczos method）。這三種解法各有用處，需要根據模型的實際情況進行選擇。比較而言，蘭索士法首先推薦的。

蘭索士（Lanczos）法是一種將跟蹤法和變換組合起來的新的特征值解法，對計算非常大的稀疏矩陣幾個特征值問題最有效，特別是當模型的規模比較大時，且需要提取多階振型時，蘭索士的方法速度更快。本文采用的是Lanczos 法計算驅動橋的前12 階模態。

1.3 分析目標

根據某主機廠要求，該驅動橋的一階彎曲的固有頻率大于100Hz。

2 模態分析

本文中模態分析為自由模態分析，前六階為剛體模態，頻率全部為0，故不進行考察。只考察除去前六階剛體模態的后面6 階模態情況。

2.1 模態頻率

表1 模態分析結果

2.2 模態振型

圖3 一階（原模型）

圖4 二階（原模型）

圖5 一階（新模型）

圖6 二階（新模型）

2.3 NVH 測試

通過對4，5 檔加速時NVH 性能的表現可以看出，新模型中段在原模型基礎上增加了50mm 后，最大噪聲峰值降低了約10db，NVH 性能得到了大幅度改善。

圖7 四擋加速噪聲

圖8 五檔加速噪聲

2.4 分析比較

從上面的分析結果對比來看，新模型中段在原模型基礎上增加了50mm 后，模態頻率有所提升，第一階彎曲頻率達到了101HZ，滿足設計要求；從NVH 測試結果來看，最大噪聲峰值降低了約10db，NVH 性能得到了大幅度改善。

3 結論

本文通過對某微車驅動橋進行模態分析，得出新模型中段在原模型基礎上增加了50mm 后，模態頻率有所提升，第一階彎曲頻率達到了101HZ，能夠滿足設計要求，同時NVH性能得到了大幅度改善，最大噪聲峰值降低了約10db，為以后類似產品開發提供了寶貴的經驗。