10.16638/jki.1671-7988.2018.11.022
某乘用车18阶次噪声整改优化
岳涛，汪小朋，陈乐强
（安徽江淮汽车集团股份有限公司技术中心NVH性能开发部，安徽合肥230009）
关键词：悬置支架；噪声；CAE
中图分类号：U462 文献标识码：A 文章编号：1671-7988(2018)11-70-03
The 18th order interior noise of B-CAR optimization
Yue Tao, Wang Xiaopeng, Chen Leqiang
( AnHui JiangHuai Automobile Co., LTD NVH design department, Anhui Hefei 230009 )
Abstract:This paper was written based on B-CAR interior noise optimization, CAE-technology was used to find suitable right engine bracket design case , and finally the interior noise was improved.
Keywords: engine bracket; noise; CAE
CLC NO.: U462 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2018)11-70-03
引言
悬置支架是动力总成悬置系统和车身连接的“桥梁”，需要在各种工况下的支撑、固定动力总成，支架一旦断裂，则会造成较大的损失，动力总成、驱动轴，车身等重要部件都会受到破坏，维修成本及其昂贵。所以悬置支架的设计极其重要，需要确保设计的支架具有足够的强度，避免后期实车出现支架断裂的现象。
与此同时，动力总成的振动会通过悬置衬套，悬置支架传递到车身上，如果悬置支架过于薄弱，刚度太小，那么会影响到悬置系统的隔振效果，造成传递到车内的振动偏大，引起车内较大的振动和噪声问题。给乘客带来很大的不舒适感觉。
NVH对业界来说已经是一个老生常谈的问题了，本文基于某乘用车实车18阶次噪声问题进行整改分析，采用CAE 技术对右悬置支架进行了性能优化，解决了车内的共鸣音问题。
1 有限元分析技术及使用软件简介
随着计算机技术和数值分析理论的发展，CAE技术在现代汽车产品设计中扮演着越来越重要的角，几乎贯穿了汽车设计的全过程，它是计算机技术和工程分析技术相结合形成的新兴技术。
MSC.Nastran是由MSC.Software公司推出的一个大型结构有限元分析软件，主要的分析功能有：静力学分析、屈曲分析、动力学分析、热分析、空气动力学弹性及颤振分析、流固耦合分析、多级超单元分析、高级对称分析等，本文主用运用Nastran对车身静刚度进行分析。
2 实车问题来源
某款B级别轿车进入了小批量生产阶段，对实车性能进行摸底发现，车内存在明显的轰鸣音，具体故障描述如下：在定置（踩离合）或低速缓加减油门工况（1500-3000rpm）下，车内存在较明显的18阶次噪音声。滤波回放表明该18
作者简介：岳涛（1987-），男，就职于安徽江淮汽车集团股份有限公司技术中心NVH分析，负责多款车型NVH设计开发工作。
岳涛等：某乘用车18阶次噪声整改优化
阶次噪音声为发动机转速的18阶次噪声。
图1 噪声频谱分析
2.1 故障原因分析
针对上述问题在编号为F70号样车上进行原因分析排查，如下所示：
（1）F70号车油底壳铅覆盖测试（壳体辐射噪声屏蔽）：此18阶次噪音声仍存在；
（2）F70号车皮带轮拆除测试（断开发电机+空调压缩机+水泵）：此18阶次噪音声仍存在；
（3）F70号车发动机附件振动测试（进气歧管、发电机、起动机）：有18阶次振动峰值存在；
（4）F70号车断开右液压悬置测试（排查结构传递路径）：此共鸣音基本消除。
图2 样车问题分析排查
从初步分析排查结果来看，此18阶次噪声是通过发动机-右悬置-车身这样的传递路径传递到车内的，对深入的原因进一步分析发现此18阶次的振源为发动机的正时系统，传递路径如下所示：
图3 车内18阶次噪声原因分析
虽然最终发现造成此问题的“祸首”是发动机正时系统，但是发动机整改成本过于巨大，所以本次整改针对传递路径，从悬置系统上进行方案优化，悬置衬套刚度刚经过调教，悬置系统具备良好的隔振效果，刚度已经比较低，不能再往下调整，往上调整又会破坏悬置隔振效果，所以只能从悬置支架上进行优化整改。
2.2 悬置支架优化整改
经过调查发现，目前悬置支架为铸铝件，材料为A380，从现有工艺和成本来看，材料可以更换为QT450
的铸铁件，以提高悬置支架的性能，具体方案如下所示：
图4 悬置支架优化整改方案
根据企业规范，对支架的强度、模态、动刚度等方面性能进行校核，如下所示：
（1）强度分析比较：
图5 悬置支架强度分析比较
从结果上看，支架强度得到很大的改善。
（2）悬置支架模态分析比较：
图6 悬置支架模态分析
从结果上看，因为质量增加，悬置支架模态略有下降。
（3）悬置支架动刚度分析比较：（下转第83页）
肖雪飞等：车身主断面惯性矩分析及优化
学学报.
[7] 羊军，叶永亮，汪侃磊.车身轻量化系数的决定因素及其优化.汽车
技术.
[8] D. Mundo, R.Hadjit, S.Donders, M.Brughmans, P.Mas, W.Desmet.
Simplified modelling of joint sand beam-like structures for BIW optimization in a concept phase of the vehicle design process. Finite Elements in Analysis and Design 45(2009)456-462.
安徽江淮汽车[9] S. Donders, Y.Takahashi, R.Hadjit, T.VanLangenhove, M.Brughmans.
A reduced beam and joint concept modeling approach to optimize
global vehicle body dynamics. Finite Elements in Analysis and Design 45(2009)493-455.
[10] P. Vinot, S. Cogan, J. Piranda. Shape optimization of thin-walled
beam-like structures. Thin-Walled Structures 39 (2001) 611–630.
[11] R.Guyan. Reduction of stiffness and mass matrices. AIAAJournal3
(2)(1965)380–387.
[12] T. Yamamoto, S. Maruyama, H. Yamada, S. Nichiwaki, Feasibility
study of a new optimization technique for the vehicle body struc -ture in the initial phase of the design process, in: SAE Noise and Vibration Conference Proceedings, no. 2007-01-2344, St. Charles, IL, 2007.
[13] R. Hadjit, M. Sonoda, S. Donders, M. Brughmans, L. Hermans,
Analysis and optimization of vehicle body global dynamics using reduced model and concept modifications, in: Proceedings of the ICSV12 Conference, Lisbon, Portugal, July 11–14, 2005.
（上接第71页）
图7 悬置支架动刚度分析
从分析结果上看，原先支架（A380）动刚度分析结果偏低，改进方案刚度性能的到很大的提升。改进方
案有效果。
2.3 优化方案试验验证
对优化方案进行实车试验验证，如下图所示：
图8 方案实车试验验证
绿线为铝制支架振动大小，红线为钢制支架，更换钢制支架后，总声压级在1500-2500rpm有改善，下降最大4dBA；2500-2700rpm增大1dBA左右。2200-2600rpm转速区间，18阶噪声降低较多，6-10dBA左右；1500rpm有增大，其余转速区间相当，经过专家主观评测，发动机18阶次噪声有较大改进，可以接受。
3 结论
本文通过试验等手段，出了整车18阶次噪声的振源，结合成本等因素制定了整改方向，运用CAE方法对悬置支架性能进行了分析比较，并且在实车上进行了实验验证，最终整车的NVH问题得以解决。
从整改的过程可以看出，CAE技术在优化方案设计方面有很大的作用，可以快速设计出最优方案，缩短整改周期。
参考文献
[1] 郭乙木，万力，黄丹.有限元法与MSC.Nastran软件的工程应用[M].
北京：机械工业出版社,2005.
[2] 庞剑，谌刚，何华.汽车噪声与振动-理论与应用[M].北京：北京理工
大学出版社,2006:280-282.
[3] 沃德.海伦，斯蒂芬.垃门兹等.模态分析理论与试验[M]北京：北京
理工大学出版社,2001.
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