悬置支架振动功率流与接附点迁移率对NVH的影响研究
悬置支架振动功率流与接附点迁移率
迁移率的英文是Mobility,也有翻译为导纳的，其概念等于响应速度与激励力的比率，悬置支架的迁移率分析针对不同频率激励下接附点的速度响应进行分析，用以对悬置支架的动刚度进行评价，良好的动刚度能够提高隔振率，过高的刚度又会使成本增加。迁移率为机械阻抗值的倒数，迁移率数值越小表明机械阻抗值越大，刚度越好。建立仿真模型并计算出被动侧接附点的迁移率后，可以通过振动功率流分析对悬置系统进行评估和适当修改。这项新技术利用悬置特性以及测量主动（发动机侧）和被动（车身/车架侧）加速度来确定通过悬置传递的振动功率。这些信息，连同被动侧悬置附件位置的迁移率，有助于根据其在将动力总成与车辆隔离方面的有效性对每个悬置进行评级。如果在车辆中检测到与动力总成相关的结构噪声/振动问题，此类分析可作为故障排除工具。首先，它可以帮助找到作为噪声/振动传递到车身的主要路径的悬置。此外，此技术将确定问题是否与悬置的属性或其安装点位置相关。时间平均振动功率流（通过给定的悬置）是使用悬置在被动侧的接附点迁移率以及通过悬置传递力计算的，如下所示[1]：
悬置传递力可以通过测量悬置主动侧和被动侧的加速度并使用方程式（3）和（4）来确定。然后，可以使用等式（2）来评估接附点迁移率。计算出的接附点迁移率（方程式（2））不包括动力总成悬置对被动侧刚度的影响。理想情况下，被动侧刚度明显高于悬置刚度。因此，安装在被动侧的悬置接附点的迁移率，无论是否安装了动力总成，都是相似的。然而，如果被动侧刚度与悬置侧刚度相当，则悬置刚度实际上会影响接附点的迁移率。在这种情况下，使用方程（2）计算的点迁移率将不同于在安装了动力总成的车辆上进行的实验测量。图1显示了在准稳定满载速度扫描期间，使用方程式（2）计算的车辆中四个动力总成悬置位置的接附点迁移率。显然，后悬置位置具有非常高的点迁移率（尤其是在60HZ附近），这表明悬置被动侧存在结构缺陷。
通过四个悬置的时间平均功率流可根据方程式（1）计算。知道了悬置被动侧的点迁移率（Qp），可以根据测量的悬置表观质量定义为[3]或模拟的悬置加速度水平来评估功率流。如果测得的悬置加速度数据不可用，可使用基于多体的车辆模型（见图2）计算主动侧的悬置振动，即aa。方程式（5）可用于计算被动侧（ap）的悬置振动，之后方程式（1）可用于获得振动功率流。
图2显示了准稳定满载速度扫描期间使用测量和模拟悬置振动的振动功率结果的比较（对于图1所示具有被动侧点迁移率的车辆）。测量和模拟结果均表明，在80HZ附近，高功率流通过后悬置。但是，后悬置的被动侧连接点在60 HZ时存在结构缺陷（被动侧共振）（图1）。共振频率的变化表明后悬置对被动侧的刚度有很大的加强作用。显然，这表明后悬置被动侧存在明显的结构缺陷，这一事实在图1中的相对较高的迁移率水平中得到了证明。
图3显示了模拟和实验功率流在后、前和左悬置之间的良好相关性。然而，模拟的右侧悬置的功率流明显高于相应的测量值。进一步的研究表明，这种差异是由于与动力总成质量惯性矩相关的输入数据不准确造成的，这会在右侧悬置的主动侧产生错误的（高）加速度水平。在此示例中，后悬置的接附点迁移率相对较高，需要降低以减少通过悬置的功率流。但是，根据开发计划的成本和时间限制，对车辆的车架/车身结构进行更改可能并不总是可行的。在这种情况下，也有可能改变悬置的属性，以减少通过它的振动功率流。在这种情况下，前后悬置都起着类似悬置性能的防扭限制器的作用。为了减少通过后悬置的功率流，其刚度降低了33%。前悬置的刚度增加，以保证抗扭悬置系统相同的整体刚度，图4显示了这样的模拟结果。通过后悬置的功率流减少了24%，而不增加通过前悬置的功率流。其余两个悬置不受前后悬置刚度变化的影响。这些结果只说明了改变的悬置特性对功率流的影响。重要的是要了解修改后的悬置刚度也会影响动力总成的刚体模态。因此，对悬置性能的任何改变都应考虑到与动力总成的刚体模态相关的问题，例如模态解耦和与其他车辆共振的潜在对标。
除了描述振动功率流技术的使用外，这个例子还说明了被动侧迁移率对于设计良好的悬置系统的重要性。对于给定的悬置特性（由位置、布置、静态承载能力、刚体模态解耦等决定），悬置的振动衰减潜力由其接附点迁移率控制。因此，设置一个点迁移率目标是有用的，该目标将确保在各种工况条件下在整个悬置上实现令人满意的隔振。根据GM悬置系统SSTS，为了达到有效隔振，接附点的迁移率值应低于悬置衬套刚度的10倍，这相当于迁移率数值20dB的区别，1000N/m和10000N/m区间是期望的参考动刚度目标值，见图5示例。
如前所述，除了悬置刚度外，被动侧的接附点迁移率还会显著影响发动机悬置的隔振水平。一般来说，发动机悬置系统的传递率可以表示为[2,4]：
注意，发动机悬置Qm的迁移率与悬置Map的附加质量成反比，可描述如下：
方程式（6）清楚地表明，通过发动机悬置的力传递率取决于悬置主动侧和被动侧的点迁移率。点迁移率Qa~和Qp~通常分别由发动机侧和车身/车架侧的发动机悬置支架的共振控制。
1. J. Antonio, “Power Flow in StructuresDuring Steady-State Forced Vibration”, Ph.D. Thesis, University of London –Department of Mechanical Engineering, April 19842. M.P. Norton, “Fundamentals of Noise andVibration Analysis for Engineers”, Cambridge University Press3. S.K. Lee, K.S. Park, M.S. Lee, K.R. Rho,J.S. Sim, J.H. Kim, “Vibrational Power Flow and its Application to a PassengerCar for Identification of Vibration Transmission Path”, SAE Paper 2001-01-14514. B. Alzahabi, S.C. Simon, “TransmissionMount Design Considerations for a Longitudinally Mounted Powertrain”, SAE Paper2001-01-1448往期相关推荐
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首次发布时间：2023-04-12
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