动力吸振器在悬置系统隔振中的应用

2016-12-02周旭峰

环球市场 2016年15期

关键词：吸振器阻尼幅值

周旭峰

芜湖凯翼汽车有限公司

动力吸振器在悬置系统隔振中的应用

周旭峰

芜湖凯翼汽车有限公司

介绍了动力吸振器的原理及在整车NVH性能开发中的应用。针对某款轿车噪声振动的实际问题，对噪声来源，传递路径进行了测试，并通过有限元分析验证了右悬置支架为噪声的主要传递路径。采用了在右悬置支架上安装动力吸振器的隔振方式来解决问题，并根据空间位置、动力吸振器的固有频率目标值和试验测试确定了动力吸振器的结构，质量和静刚度范围。动力吸振器在悬置系统中的应用可以有效地减小发动机某一频率的噪声，提高整车的NVH性能。

动力吸振器；悬置系统；隔振；有限元分析

式中：

对方程(2-3)进行拉普拉斯变换，F(s)=L[F(t)]，可以得到主系统和激励的变换方程，吸振器与主系统相对位移和激励的变化方程：

1 概述

悬置系统的一个重要功能就是隔离由发动机和路面不平产生的振动向车架及驾驶室的传递，降低振动噪声。但悬置系统由于其自身缺陷并不能完全隔离高频的振动和噪声，特别是在后期发现无法更改的设计缺陷时，可以采用在悬置支架上安装一个动力吸振器来减小高频的振动频率，加宽这部分带宽，达到减振和提高NVH性能的目的。

本文针对某国产轿车发动机异响的实际问题，应用动力吸振器的吸振原理和切断噪声传递路径的隔振方法，通过分析和试验验证了动力吸振器的隔振性能和实际效果。

2 动力吸振器在整车NVH性能中的应用

随着人们对整车NVH性能的要求日益提高，因此降低系统和零部件的噪声振动变得越来越重要，汽车上的吸声材料和隔声材料也用得越来越多，阻尼材料也有广泛的应用。为了减小某个频率的振动，动力吸振器在汽车很多部件上都有应用。例如排气系统上用动力吸振器来降低排气系统的两个振动峰值和低频噪声；发动机的扭转动力吸振器用来减小发动机的扭转振动；动力装置对于车体来说就是一个动力吸振器[1]；又或者在发动机隔振器的支架上安置小的动力吸振器来减小某个频率的振动。

3 动力吸振器的原理

动力吸振器的目的主要是减振，是通过吸收主振动系统的振动能量，达到降低主系统振幅的目的，尤其是防止系统在外加激励频率跟主系统相近时产生的共振现象。其工作的频率范围基本上在外加激励频率在主系统频率的两倍范围内。

图1 典型二自由度动力吸振器及主系统模型

其中p表示外加激励的幅值，ω表示外加激励的圆频率。主系统和吸振器的刚度及阻尼均为线性，系统的运动方程为：

化简并表示成矩阵形式可得：

其中，

主系统在简谐激励下的稳态振动幅值为：

由以上理论可以得到当外加激励频率值与吸振器频率相等时，主系统振动稳态响应幅值最小。另外，阻尼的大小也会影响系统的幅值变化，当阻尼很小时，系统存在二阶共振峰，随着阻尼增大，共振峰会变小；当经过某个临界时时，系统只有一个共振峰，阻尼再增加后，系统的共振峰叶随之增大。因此，设计动力吸振器必须考虑以下三个因素：质量、刚度和阻尼。

4 动力吸振器在悬置系统隔振中的应用实例

本文针对某国产轿车的发动机噪声、振动的实际问题，通过对噪声的测试发现在中心频率380Hz～420Hz时发动机有咕噜声，最大声压为75.4dB。对发动机附件系统的噪声排查时发现右悬置支架在该频率下发生了共振，拆下车身侧右悬置后的响应曲线，在380Hz～420Hz时最大声压为71.2dB(如图2拆除右悬置前后对比测试)。因此初步确定噪声是通过发动机侧的右悬置支架与车身侧右悬置连接处传递到车厢内。对比悬置支架一阶固有频率的分析结果(表1所示)，进一步证实了右悬置支架为噪声的传递路径。考虑到悬置软垫在高频隔振性能不高，并且无法从根本上消除声源，采取了在右悬置支架上安装动力吸振器的方式，减小噪声源的振动。

根据动力吸振器的减振原理，动力吸振器的一阶模态目标频率为400±20Hz。通常情况下，动力吸振器的质量与主系统的质量比μ越大，吸振效果越好[3]。但是动力吸振器的质量太大会导致体积增大，影响安装布置，因此取质量比μ＝0.1,则该动力吸振器质量m2

大约为0.5kg。试制一批样件进行一阶固有频率试验测试及对比，初步确定了动力吸振器橡胶的硬度为57HS，静刚度k2为1138N/mm，测试结果如图3所示。由结果可知该动力吸振器的两个稳态响应幅值集中在376Hz～420Hz之间，证明该动力吸振器固有频率基本满足目标频率值。

安装该特性参数动力吸振器后，噪声明显消失，由图4可以看出在380Hz～420Hz时最大阶次噪音下降7.7dB。