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基于NVH 性能的某车型下车体优化设计
1 引言
随着汽车工业的不断发展，消费者对于汽车舒适性的需求逐渐提高。在购车后的满意度方面，在所有汽车用户不满意的问题中，约有1/3的问题与NVH 有关；同时，1/5的售后问题与NVH 有关，特别是用户在开车过程中感觉到车身不同程度的振动和车内有轰鸣声是难以接受的。这也要求我们在汽车结构设计中，更多地对汽车NVH 性能进行提升和优化。
2 理论基础
2.1 振动激励源
人体能感受到的振动主要在0.5Hz 至50 Hz 之间，是由频率，振动级和方向决定的。[1]
汽车振动源主要有：路面激励对悬架的作用、发动机振动激励（运动件的不平衡旋转和往复运动、曲轴的变动气体负荷、气门组惯性力和弹性力，轮系振动）、传动系统激励（变速器啮合齿轮副的负荷作用、传动轴等速万向节的变动力矩）等。[2]
2.2 隔振技术
物块振动时传递到基础上的力为两部分：[3]
一部分是由于弹簧变形而作用于基础上的力，另一部分是通过阻尼元件作用于基础的力。两部分力相位差为90°，频率相同，合成为一个同频率合力，合力的最大值为：
和丽梅
上汽通用五菱汽车股份有限公司 广西柳州市 545007
摘 要： 本文通过解决某车型下车体结构振动问题，提出多种优化方案并进行对比分析，经过不断优化改进，使下车
体结构满足NVH 性能目标要求，并总结出提高下车体NVH 性能的经验，为今后的设计开发提供指导意义。
关键词：
NVH；振动；下车体结构
（公式1）
FNmax 即：FNmax ：振动时传递给基础
η=
F T
x
F 0
u
==
=
1+（c ω/k ）2
1+（2ζω/ωn ）2（1-m ω2/k ）2+（c ω/k ）2
（1-r 2/k ）2+（2ζλ）2
其中，k ：弹簧的刚度，N/m ；ω：激振频率，rad/s ；ωn ：系统的固有频率，m ：集中质量，kg ；ξ：阻尼比，ξ=c/cC ；c ：粘性阻尼系数，N•s/m ；cc ：临界的粘性阻尼系数，cc.=2m ωn ；λ：频率比，λ=ω/ωn ；η：力的传递率。
不同阻尼时传递率η与频率比λ的关系如图，表明力的传递率与阻尼和激振频率有关。
（1）η<1时，隔振才有意义。
（2）频率比λ>1.414，η<1 ，才能达到隔振的目的。
（3）系统的固有频率ωn 越小隔振越好，隔振弹簧刚度要小。
（4）λ>1.414时，加大阻尼会使振幅增大，降低隔振效果。
（5）阻尼太小，机器过共振区时会产生很大的振动，隔振，要选择恰当阻尼值。
3 下车体结构优化设计
3.1 设计目标
某厢式车的下车体在发动机悬挂处激励下驾驶员座位处，中排座椅，中后排座椅处振动响应—加速度响应小于300（mm/s^2）。
3.2 原有结构分析
某厢式车的下车体在发动机悬挂处激励下驾驶员座位处，中排座椅，中后排座椅处振动响应—加速度响应大于300（mm/s^2），
不满足目标要求。
问题1：发动机左悬挂处激励下各点振动响应：发动机左悬挂处激励下驾驶员座位下振动响应加速度为4
90（mm/s^2），不满足要
求，见图1
。
问题2：发动机后悬挂处激励下驾驶员座位处，中排座椅，中后排座椅处振动响应加速度分别为：450（mm/s^2），1180（mm/s^2）和700（mm/s^2），不满足要求，见图2。
3.3 NVH 优化设计
根据隔振技术原理[4]，板结构振动的控制策略主要有：
①模态分离：使得局部模态与整车模态分开；相连部件的模态分开；
②刚度控制：刚度是调节频率的主要因素，它能便捷地调节模态频率；
③阻尼控制：阻尼可以抑制板的振动，从而减小辐射；
图1 车身激励与响应点示意图
振动响应点2：驾驶员座椅处
振动响应点3：中排座椅处
振动响应点5：后排座椅处
振动响应点4：中后排座椅处
振动响应点1：驾驶员脚下
激励点4：左后悬架前吊耳处激励激励点3：发动机后悬挂处激励激励点1：左前悬架弹簧处激励
激励点2：发动机左悬挂处激励
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④质量控制：增加质量既使得系统频率
偏移，也使得振动幅值降低。
作者简介
和丽梅： （1983—），女，本科，云南丽江人，
现工作于上汽通用五菱汽车股份有限公司，主要从事汽车车身结构设计方面的工作。
表
1 下车体优化方案
根据以上的策略，从结构上考虑即刚度控制，方案如表1。
4 优化方案验证
对问题1分析结果：各个方案模型发动机
左悬挂处激励下驾驶员座位下的响应有所改善，其中方案二合方案三能满足目标要求
对问题2分析结果：各个方案模型发动机后悬挂处激励下驾驶员座位处、中排座椅处，中后排座椅处的响应有较大改善，其中方案二合方案三能满足目标要求，见图3。
上汽通用五菱汽车股份有限公司5 结语
经过解决某厢式车下车体的振动问题可
以看出，在低频阶段，车身骨架/接头/主断面对NVH 性能起关键作用 ，零件的刚度起至关重要的作用，在薄板上要增加相应的筋条，筋条大小和位置布置得到其刚度会迅速地提升，所以在零件设计过程中尽量避免出现大面积的平板出现，只要有平板出现其刚度不好，随之也会出现响应加速度偏大，震感强烈，NVH 性能差的问题。横梁的接头也是要讲究，不能随便放置就可以了，要把力的传递通道给搭好了，如果接头不强其刚度也会弱，有研究表明车身接头刚度对整个车身刚度的影响可达50%~70%，所以接头设计至关重要。只有把白车身模态、局部模态好，其整车的NVH 性能才会更好。
参考文献：
[1]黄金陵，汽车车身设计[M].北京：机械工业出版社，2008.6.
[2]卢晓莉，刘晓晴，客车NVH 主观评价方法的初步探讨[J].客车技术与研究，2008年，第5期：20-22.
[3]王昊涵，丁渭平等，汽车噪声控制典型技术及其在车型设计中的系统化应用[J]. 噪声与振动控制，2008年，第1期：56-59.
[4]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年.
驾驶员脚下响应
驾驶员座位下响应
中排座椅下响应
图2 发动机悬挂处激励下各点振动响应图
加速度（mm/s^2）
Frequency（Hz）Frequency（Hz）
Frequency（Hz）807060504030201000
40
80
120
160200
4080120160200
500400300
200100012001000800600400200
00
40
80
120
160200
中后排座椅下处响应
后排座椅下响应
Frequency（Hz）
X Axis
Frequency（Hz）807060504030201000
40
80
120
160200
1086420-2-4-6-8-10
-10-8-6-4-20
246810
04080120160200
500400300
2001000中排座椅下响应
图3 发动机悬挂处激励下各点振动响应比较
加速度（mm/s^2）
Frequency（Hz）
驾驶员脚下响应
Frequency（Hz）300
40
80
120
160
200
驾驶员座位下响应
Frequency（Hz）
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