变速箱悬置横梁对某轻客NVH影响的研究分析

王 磊

（安徽江淮汽车股份有限公司，安徽 合肥 230601）

变速箱悬置横梁对某轻客NVH影响的研究分析

王 磊

（安徽江淮汽车股份有限公司，安徽 合肥 230601）

文章主要针对某轻型客车变速箱悬置横梁结构对整车 NVH的影响进行分析研究。通过对整车结构件固有频率进行匹配，优化变速箱悬置横梁结构，进而改变变速箱悬置横梁固有频率以提升整车 NVH性能。结合 CAE分析及整车试验对比，最终确认满足NVH性能要求的变速箱悬置横梁结构。

悬置；横梁；NVH；模态

10.16638/j.cnki.1671-7988.2015.09.014

CLC NO.: U463.4 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2015)09-38-03

引言

从上世纪90年代初至今，我国汽车工业有了长足发展，部分学科已经与国际接轨，但从目前乘用车自主品牌销量情况可以看出，我国汽车工业总体水平较欧美日韩系汽车仍有较大差距。整车设计需要从原理、材料、结构、精度、性能、成本到模块化、标准化等各方面大集成设计，这对我国汽车工业设计仍有极大的挑战。

NVH性能是目前国内汽车行业较流行的词汇。之所以NVH被提到了一个较高的行业高度是因为大量的轻量化及减震新材料、新结构应用，这些新技术的应用对整车油耗、碰撞安全性、舒适性等性能都有较大提升，这就逼迫 NVH提升设计水平以满足整车的需求。如宝钢的TRIP、CP钢等以及2015年全球首发的第三代超高强钢Q&P钢，其各项性能均大大优于传统钢种：部分钢种传统的热轧工艺可以用冷轧工艺实现，整车板材更薄更轻；动力总成支撑横梁与车身连接，更多地增加了二级减震机构；局部共振多采用动力吸振器等。诸多因素均导致整车结构模态成倍增加，尤其对500Hz以下零部件结构实现形成极大挑战。

目前国内NVH主要验证设施如半消、全消消声室混响室，LMS郎德B&K振动噪声分析仪等已基本齐全，但试验方法及准确性仍需要5-10年的发展。如各结构白车身模态、动力总成刚体模态等准确性不高或无法测出振型都是亟待提高的验证技术。我国正处于汽车工业发展的初、中级阶段，虽然各自主品牌已经推出二代甚至是三代车型，但整车开发仍难免有模仿的痕迹。学科没有发展到一定水平必然会存在各种各样的问题，对于NVH工程师目前更多的工作是使用更先进的技术以解决老平台车型问题，这与整车正向开发工作方法有较大不同。

本文主要针对某欧系 VAN的变速箱悬置横梁结构对整车NVH影响进行分析研究，得到满足整车NVH的方案。

1、变速箱悬置横梁激励源分析

某轻型客车在匀速工况 70km/h、80km/h车速行驶过程中车内产生共鸣音，噪声声压级明显增大。为进一步了解产生上述现象的原因，对动力总成悬置系统进行分析，具体分析如下：

（1）从全油门加速工况频谱图可以看出振动激励源为发动机4阶激励，在200Hz～250Hz范围内产生共振区域，对应发动机转速为3000rpm～3750rpm，这与整车车速档位相对应。由此可知，动力总成悬置系统必然存在激励局部放大问题，整车在此频率区存在多个零部件共振区，动力传动系统还可能存在激励放大问题。

（2）动力总成悬置系统隔振率在怠速、全油门升速、匀速等各工况均在20dB以上，隔振效果较好。

（3）支架动刚度试验：其他支架均满足设计要求，仅变速箱悬置横梁模态＜500Hz。

此时基本锁定振动放大源为变速箱悬置横梁，其模态为213.10Hz、231.74Hz。

（4）动力传动系统模态分析：传动轴 4阶模态为210.36Hz。此模态与变速箱悬置横梁213.10Hz模态在发动机转速为3075-3270rpm均产生共振。

综上所述，振动能量主要由变速箱悬置横梁及传动轴这两个动力总成连接部件产生，由其他零部件产生的共振能量较低，且零部件众多，因此优先解决主要振动部件。

2、零部件分析及优化

（1）变速箱悬置横梁实物模态试验

（2）变速箱悬置横梁CAE模态分析

由此可知CAE分析基本与试验值相吻合，具有一定可信性。

（3）变速箱悬置横梁结构优化

在横梁中间支架与横梁本体之间增加支撑结构，提升其Y向刚度及整体扭转刚度。具体如下示意图，上加强筋、下加强筋、上下加强筋三种方案。

表1

从设计要求判断，上加强筋方案满足设计要求且成本低。具体模态云图如下：

3、变速箱悬置横梁对NVH影响的验证

（1）三种方案整车80km/h工况噪声对比表

表2

从总声压级判断上加强筋与上下加强筋方案均满足整车噪声要求，但上下加强筋方案更优。

（2）整车噪声谱图

（3）整车噪声总声压级图

4、方案选择

根据整车验证效果及成本综合考虑结果，使用上加强筋方案。

5、结论

本文主要针对变速箱悬置横梁在整车NVH设计匹配中不同结构对整车性能的影响，找出满足轻客整车要求的设计方案。

通过上述分析可知，NVH性能是整车级性能，需整车各系统零部件统筹设计。动力总成支架一般模态需＞500Hz，对于变速箱悬置横梁类似结构件由于结构复杂，其频率一般在 150Hz～300Hz之间，因此此结构件需重点与相关系统进行频率分布设计。

通过上述分析变速箱悬置支撑横梁结构特点，建立轻客系列车型模态分布表，确定变速箱悬置横梁模态范围260Hz-320Hz，为专业化分工产品设计提供合理理论边界条件。

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Cross member on the VAN NVH Sensitivity Analysis

Wang Lei
( Anhui Jianghuai Automobile Co., Ltd., Anhui Hefei 230601 )

This paper research the cross member on the impact of NVH for a VAN. By matching the modes of the spare parts for VAN, and optimize the structure of the cross member to optimize the mode of cross member, to enhance the sensitivity of the VAN NVH performance. Comparative tests on the VAN to detect joining CAE analysis, the final confirmation to meet the structure of the cross member and layout of NVH performance requirements.

mount; cross member; NVH; mode

U463.4

A

1671-7988（2015）09-38-03

王磊，就职于安徽江淮汽车股份有限公司技术中心。