基于模态及传递路径分析的整车轰鸣问题改善

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模态及传递路径分析是车辆NVH特性研究的重要方法，振动噪声传递过程中的薄弱部位需结合传递路径及模态分析确定，薄弱部位零部件的振动噪声传递特性可通过模态分析得到。基于上述分析采取加强薄弱部位支撑等强化手段，改善薄弱部位的固有属性，避免共振，即可达到减小振动、降低噪声，提高整车乘坐舒适性的目的。整车轰鸣问题改善就是此类研究范畴，本文以改善某4缸乘用车整车轰鸣问题为目标阐述试验分析及解决过程。

一、问题描述

在某4 缸机乘用车项目开发阶段，主观评价发现该车在3 挡全负荷加速过程中，发动机转速在3 600r/min左右车内存在严重轰鸣。在车内4 名乘员右耳位置布置4 个麦克风，进行3 挡全负荷加速噪声测试，通过客观测试分析发现车内驾驶员右耳位置声压级在3 600r/min出现明显峰

值，并且发动机二阶曲线在3 600r/min 也存在峰值，总级与二阶噪声相差1dB（A）左右，如图1所示。

通过分析车内噪声的三维图谱可知，车内在120Hz 处存在明显共振带，该共振带是引起3 600r/min 加速轰鸣的主要原因，且只与发动机转速线性相关，如图2所示。

二、原因分析

由于引起3 600r/min加速轰鸣的主要原因与发动机转速线性相关，因此分析该车发动机振动噪声的传递途径：发动机的振动经其支撑传给副车架，由副车架传给车身纵梁，再由车身纵梁向上经车身顶棚传到车厢内部，向下经车身底板传到车厢内部，如图3所示。

为进一步确定引起轰鸣的原因，分离悬置系统、传动轴、底盘悬架系统等各部分进行模态测试；车身各接附点及底盘件声振传函（NTF）和原点动刚度（IPI）测试；进排气系统屏蔽测试，测试结果表明：前副车架Z向到车内的声振传函（NTF）在120Hz左右存在峰值，且幅值在63dB左右（一般车型NTF 在60dB 以下）；原点动刚度（IPI）曲线在120Hz 左右出现明显峰值，如图4、图5所示。

进而，对副车架在约束状态下进行模态测试，如图6、图7所示。

测试结果显示：原车副车架在120Hz 左右存在Z 向一阶弯曲模态，与加速轰鸣问题频率一致。综上所述，由此确定加速轰鸣问题点在前副车架。

三、试验验证

1.CAE仿真验证

首先结合CAE仿真计算，给出副车架加强方案：对其内部U型板及一字板进行加强，如图8 所示。并对加强后的副车架进行模态测试，其Z 向一阶弯曲模态频率提高到140Hz 以上，如图9所示，避开了车内二阶轰鸣噪声频率。

2.路试对比结果

对安装加强副车架的样车进行3挡全油门加速工况测试，监控车内驾驶员右耳噪声及副车架中部振动，并与原车副车架状态相对比。通过路试对比可知，加强后的副车架状态，加速工况3 600r/min左右车内轰鸣噪声降低，总级与二阶噪声相差2~3dB（A），加速线性较好，无明显轰鸣噪声，且副车架振动与车内噪声降低基本一致，如图10、图11所示。