一种MPV数据开发阶段的NVH性能分析

肖春燕　申秋燕　曾庆懿

摘 要：本文为解决发动机怠速D、R档整车抖动的问题，通过有限元法模拟仿真悬置系统及副车架。通过优化前后悬置系统和副车架结构，有效的降低了发动机怠速的抖动问题。同时路噪变化都在理想范围内，使整车性能得到了明显提升。

关键词：模态分析 怠速振动 悬置系统 副车架

NVH Performance Analysis in MPV Data Development Stage

Xiao Chunyan，Shen Qiuyan，Zeng Qingyi

Abstract：In order to solve the problem of vehicle jitter in D and R gears at engine idle speed， the suspension system and subframe are simulated by finite element method. By optimizing the front and rear suspension system and subframe structure， the problem of engine idle jitter is effectively reduced. At the same time， the road noise changes are within the ideal range， which significantly improves the performance of the whole vehicle.

Key words：modal analysis， idle vibration， suspension system， subframe

1 引言

白車身结构模态反映白车身结构的固有振动特性，对白车身进行模态分析可判断是否存在与怠速发动机激励频率、声腔模态频率等重合的模态，以及在实车NVH改进过程中作为参考，从白车身模态频率和振型入手进行分析，如某些转速下车内的轰鸣声。黄秋生[1]通过对问题车辆的动力总成及悬置系统的缺陷进行模拟计算，确定优化后的方案满足匹配要求。徐星桥[2]根据汽车发动机抖动熄火的现象，提出了发动机故障诊断方法。赵卫艳[3]发现方向盘固有频率和发动机怠速时的主激励频率接近造成了发动机抖动。谯万成[4]通过对转向盘的优化和排气系统的模态，减轻了发动机的怠速振动。刘国平[5]通过汽车发动机抖动发现进气系统、燃油系统和点火系统出现故障，总结出发动机抖动的诊断和排除方法。

2 某款MPV车型NVH测试及建模

某款MPV车型测试内容为怠速工况：idle AC on/off，地点为半消实验室，路躁测试内容为跑道粗糙路面（5G 50/60Kph）， 振动测点位置悬架系统和副车架。

2.1 MPV整车模型建立

某款MPV车型的整车模型如图1所示，整车系统如图2所示。整车有限元模型是根据整车建模准则建立的，包括以下部分：

Number of nodes节点数：1.804.195 Number of elements单元数：2.477.193

2.2 悬置系统模型对标描述

针对某款MPV怠速D、R档，出现整车抖动问题，整体NVH表现较差。深入调查发现悬置隔振性能较差（线性段及非线性段工作区较短）和悬置衬套刚度较大。针对如上问题，首先对悬置弹簧进行材料属性更新，更新内容如图3所示。

3 某款MPV副车架与悬置系统模拟分析

3.1 副车架有限元模态分析，见图4

3.2 悬置系统有限元模拟分析

基于发动机怠速D、R档时，整车抖动且整体NVH表现较差问题，悬置隔振进行优化——衬套增大3mm，衬套硬度调低至45度 ，并对优化后的方案进行模拟分析，具体分析结果如图5所示。

3.2 路噪载荷识别

（1）主贡献量分析及转向节处加速度谱。

对某款MPV进行实际运行工况下转向节加速度测试，其中轮心力与悬架、轮胎、路面等相关。如图6所示。（2）路噪基于悬架处多个不相关的力作用下产生不同方向响应之间无固定相位关系，需要多参考信号内部声场由多个不相干现象组成。运行工况测试数据需要解耦为独立的现象（主贡献量分析）单独分析每个独立现象，且每个独立现象均可以叠加。参考转向节处测点，四个转向节处，三个方向12阶主分量，我们能够从前四阶主分量曲线中找到主要的峰值，主贡献量分析及转向处加速度谱，如图7所示。

3.3 底盘部件结果对比及灵敏度分析

整车分析状态：由于模型中增加控制臂，减振器等悬架部件。基于TB模型分析的46Hz大变形运动在整车模型中变化了，因此我们没有看到太多改善效果。该梁为一个大质量，质量会影响梁的刚体及柔性体模态，同时载荷也会随之发生改变。因此我们建议集中更多精力于副车架衬套刚度调试上是个更优选择。

仿真计算结果与测试结果趋势及峰值较一致，但在75-250Hz区间，仿真计算值要低于测试值，原因如下：

（1）载荷是基于T2’状态测试。（2）T2’’中做了大量修改并落实了许多T2’阶段的TB优化方案，且取得一定效果，尤其在90-200Hz中频段已经得到明显改善，同时85Hz也得到更好的预测。总体来说，T2”模型中90-200Hz区间得到改善。85Hz的路面激励在T2’’中得到很好的预测。

4 结语

本文通过优化某款MPV车型悬置系统的材料结构——增加衬套厚度、调低衬套硬度、调整主簧转向角至45°的方式，同时前副车架衬套较软后副车架衬套较软前控制臂-前副车架连接衬套较软前减震器上衬套加，降低了发动机怠速D、R档整车抖动频率问题。

参考文献：

[1]黄秋生.某汽车怠速抖动问题分析与改进[J].汽车实用技术，2018（18）：95-97.

[2]徐星桥.汽车发动机怠速抖动故障诊断与排除[J].现代制造技术与装备，2017（11）：117+119.

[3]赵卫艳，谷雪松，高晓东.重型卡车怠速方向盘抖动机理研究[J].汽车实用技术，2017（06）：155-157.

[4]谯万成，张铭成，刘旌扬.基于模态分析的汽车转向盘怠速抖动优化[J].汽车技术，2011（11）：27-30.