某電動(dòng)汽車空調(diào)壓縮機(jī)支架模態(tài)分析優(yōu)化

董躍平

摘 要：空調(diào)壓縮機(jī)支架模態(tài)對(duì)整車NVH性能有很大影響。對(duì)某電動(dòng)汽車空調(diào)壓縮機(jī)支架的模態(tài)進(jìn)行預(yù)測(cè)，通過有限元法分析基礎(chǔ)設(shè)計(jì)狀態(tài)支架模態(tài)，分析結(jié)果不滿足目標(biāo)要求。通過對(duì)支架結(jié)構(gòu)進(jìn)行拓?fù)鋬?yōu)化及輕量化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了支架模態(tài)提升，達(dá)到開發(fā)目標(biāo)要求。文章研究對(duì)產(chǎn)品開發(fā)具有指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：空調(diào)壓縮機(jī);支架;模態(tài)分析;優(yōu)化

1 模型說明

空調(diào)壓縮機(jī)系統(tǒng)總成一般包括空調(diào)壓縮機(jī)、壓縮機(jī)支架或橡膠軟墊等，主要安裝在前副車架、動(dòng)力總成或機(jī)艙集成支架上等。圖1為某空調(diào)壓縮機(jī)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)狀態(tài)支架（三點(diǎn)安裝）模態(tài)分析模型。圖2為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)狀態(tài)支架模型。

2 模擬方法研究

在產(chǎn)品開發(fā)前期，會(huì)有許多的邊界限制，如只有單一產(chǎn)品（只有空調(diào)壓縮機(jī)質(zhì)量、質(zhì)心坐標(biāo)），無動(dòng)力總成等。此時(shí)，為了獲得壓縮機(jī)支架的模態(tài)往往通過一些簡(jiǎn)化處理，下面將從不同維度、不同邊界進(jìn)行研究。

2.1 模擬方法

支架采用四面體二階單元模擬，mass點(diǎn)為壓縮機(jī)質(zhì)量。（1）模擬方法1：支架+mass;（2）模擬方法2：支架+壓縮機(jī);（3）模擬方法3：支架+壓縮機(jī)+動(dòng)力總成。

2.2 分析結(jié)果對(duì)比

通過對(duì)上述3種模擬方法進(jìn)行計(jì)算，得到各邊界條件下的支架模態(tài)頻率，如表1所示。

2.3 結(jié)果分析

（1）通過對(duì)不同模擬方法進(jìn)行支架模態(tài)分析可以看出，采用實(shí)際配重的實(shí)體模型及帶動(dòng)力總成的模型分析結(jié)果與實(shí)車狀態(tài)較為接近，其中直接用支架接地+mass簡(jiǎn)化方式分析結(jié)果與實(shí)車狀態(tài)結(jié)果差距較大，且其剛度也是最大，所以該模擬分析方法對(duì)實(shí)際參考意義不大。

（2）由于“支架+壓縮機(jī)實(shí)體+動(dòng)力總成”模型分析結(jié)果（217Hz）與整車狀態(tài)測(cè)試結(jié)果接近，且從壓縮機(jī)支架的開發(fā)角度考慮，模態(tài)目標(biāo)的定義也是基于整車狀態(tài)設(shè)定。但分析結(jié)果與目標(biāo)值（300Hz）差距較大，故需對(duì)該狀態(tài)下的壓縮機(jī)支架結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化。

總之，有限元總是在一定條件下進(jìn)行模擬簡(jiǎn)化，為使其結(jié)果與實(shí)際狀態(tài)接近，盡可能采用等效或?qū)嶋H模型，這樣對(duì)實(shí)際工程問題的指導(dǎo)意義更大。文中優(yōu)化方案的分析采用“支架+壓縮機(jī)實(shí)體+動(dòng)力總成”模型進(jìn)行計(jì)算。

3 優(yōu)化方案

3.1 鑄鐵支架四點(diǎn)安裝方案

圖3為優(yōu)化后的鑄鐵支架四點(diǎn)安裝方案，分析結(jié)果見圖4，分析結(jié)果為259Hz，不滿足目標(biāo)要求，需繼續(xù)優(yōu)化。

3.2 鑄鋼支架四點(diǎn)安裝方案

圖5為優(yōu)化后的鑄鋼支架四點(diǎn)安裝方案，分析結(jié)果見圖6，分析結(jié)果為306Hz，與目標(biāo)要求相近，但該方案重量要求不達(dá)標(biāo)，需對(duì)該方案支架進(jìn)行輕量化優(yōu)化。

3.3 鑄鋼支架輕量化方案

通過對(duì)鑄鋼支架四點(diǎn)安裝方案基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行拓?fù)鋬?yōu)化，根據(jù)拓?fù)鋬?yōu)化結(jié)果，對(duì)筋的高度及寬度進(jìn)行Morph調(diào)整，優(yōu)化后，分析結(jié)果為295Hz。通過對(duì)鑄鋼支架輕量化方案進(jìn)行分析，壓縮機(jī)支架模態(tài)由306Hz降至295Hz，接近300Hz目標(biāo)要求且經(jīng)評(píng)估無NVH風(fēng)險(xiǎn);輕量化后，支架重量由0.777Kg降至0.5742Kg，降幅26.8%，約0.2082Kg，滿足支架重量目標(biāo)要求。

4 結(jié)論

通過對(duì)某電動(dòng)汽車空調(diào)壓縮機(jī)支架有限元分析法的模擬方式進(jìn)行研究，找出最接近實(shí)車狀態(tài)的模擬方法，進(jìn)而對(duì)原始設(shè)計(jì)狀態(tài)的支架模態(tài)進(jìn)行分析，分析可知基礎(chǔ)狀態(tài)設(shè)計(jì)不滿足目標(biāo)要求且存在很大NVH風(fēng)險(xiǎn)。利用有限元手段對(duì)支架結(jié)構(gòu)進(jìn)行拓?fù)鋬?yōu)化及輕量化設(shè)計(jì)，最終分析結(jié)果接近目標(biāo)要求，經(jīng)評(píng)估無NVH風(fēng)險(xiǎn)且滿足輕量化要求。文章中的有限元分析優(yōu)化方法對(duì)前期產(chǎn)品開發(fā)有重要借鑒意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]賈小利，張軍等.轎車高速行駛方向盤擺振控制與工程應(yīng)用[J].噪聲與振動(dòng)控制，2011，56（04）：56-58.

[2]李嘉通.某車型空調(diào)壓縮機(jī)支架NVH性能分析與優(yōu)化[D].廣西科技大學(xué)，2015.