动力总成悬置和支架的动力学特性及其对动力总成高频噪声的影响（四）

3.2导纳分析（Mobility Analysis）

导纳分析用于评估弹性隔振器的性能，并预测设计变更的影响。该分析通过比较主动侧结构和被动侧结构的点迁移率与弹性元件的迁移率来评估迁移率是否匹配。这是通过比较从动力总成侧支架顶端驱动点频率响应函数计算出的机动性函数来实现的，在每个相关方向上插入系统和车身侧支架顶端。根据弹性体的动态刚度函数计算的迁移率函数。弹性元件在系统中通过在一定程度上隔离从动力总成侧传递到车身侧的振动来提供衰减。如果弹性元件的动态刚度至少比任何一侧的动态刚度小一个数量级，则可以充分产生这种隔振效果。

图1 Mobility曲线

在支架的局部结构共振处，结构的点迁移率可能接近弹性元件的迁移率。表明在这些频率下，结构的刚度接近弹性元件的刚度。这导致动力总成侧位移的衰减很小。当谐波激励与这些谐振频率一致时，这种效应通常会导致噪声问题，从而导致悬置的隔振不良。

当测量或预测结构的点迁移率时，重要的是每一个迁移率都应包括系统效应和边界条件，就像装配在整车上一样。其他需要记住的点是（1）在动力传动系统侧，您必须在支架/内芯的顶端获得驱动点FRF传递函数，以便内芯的质量和几何效应包括在内（2）在车身侧，构成车身侧支架的悬置结构必须从橡胶上切割下来，并且驱动点FRF应在悬置硬点处获得。

设计和开发策略

早期的设计和开发策略，为避免高频出现问题，应纳入前面讨论过两种性能评估方法。应使用噪声路径分析方法评估设计并预测变更结果，并应使用迁移率分析来确定是否已达到设计要求。为了结合这些方法，应使用有限元建模方法，以便在不构建原型零件的情况下评估悬置结构和支撑支架的早期设计方案。

新的车辆开发应在早期为车内噪音水平设置限制要求。因此，应使用噪声路径分析方程来分配对悬置和支架系统贡献的限制。这将包括动力总成侧支架/内芯系统的放大系数、高频弹性元件动态刚度和包括支架放大效应的总P/F。然后可以通过分析评估各种设计来达到这一极限。在悬置系统的早期设计阶段，比较悬置内芯的质量和动力总成侧支架系统的基本模态质量等考虑因素也很有用。商用软件如i-deas噪声路径分析，使分析和预测计算具有很强的实用性。

此外，需要为支架系统和弹性隔振器的迁移率不匹配制定标准指南。如果间隔达到15至25分贝，则通常足以隔振避免噪声问题。

在一个充分的NVH性能项目的早期设计和开发中，最重要的策略之一是供应商或主机厂之间的预先沟通。这是从系统方面进行设计所必需的。例如，负责设计动力总成支架的小组需要知道支架的一部分将包括哪种类型的悬置内芯，车身设计师需要知道什么类型的支架放大率以及在车身P/F上支持的频率。

案例历史

噪声路径分析和导纳分析方法是避免高频噪声干扰的有效方法。这些也是车辆程序开发阶段故障排除的有效方法。这个案例说明了这些方法是如何实现的。用于诊断主观噪声问题，并建议重新设计原型车程序，以在不影响基本低频设计参数的情况下改善高频噪声特性。

早期的试验车辆在650至600HZ范围内表现出音调噪声问题。在DRE上的测量表明，这些音调噪声是随着车辆加速而增加的。从DRE耳旁噪声的频谱图中可以清楚地看到，由于噪声路径中的共振与共振频率一致，来自电源的谐波激励被放大。使用SDRC音质系统，听力研究证明，如果在650-600赫兹之间的几个不同频率应用A带通衰减，则消除了这种噪声问题。为了消除噪声问题，通过衰减谐波激励的各个阶次，需要同时使用多达6个谐波滤波器。图2显示了DRE麦克风测量的频谱图，其中确定了噪声问题。

图2 在底盘测功机上获得的原设计的噪声频谱

噪声路径跟踪研究表明，扭矩轴悬置传输路径是这些噪声问题的主要路径。然后利用噪声路径分析和导纳分析方法，发现悬置和支架系统不令人满意，并建议重新设计。

5 噪声路径分析

对支架和悬置系统的传输噪声路径的以下噪声路径参数进行了实验表征，并与先前确定的设计目标进行了比较。

1）结构声灵敏度函数（P/F）

2）悬置动态刚度（K）

3）支架放大率（MB）

4）源激励

分析表明，动力总成侧支架和车身侧支架在所关注的频率范围内都有共振。动力总成侧支架在高于设计目标的水平上放大源激励，而车身侧支架放大导致P/F在该频率范围内超过设计目标。图3显示了基线悬置结构和主体的P/F，以及修改后的悬置结构和同一主体的P/F。通过对悬置结构进行加固改造，P/F大大提高。

图3 悬置结构更改前后的传函比较

图4显示了支架系统的典型矢量量级传递函数。该函数是根据在底盘测功机上获得的运行数据计算得出的。

图4 动力总成侧支架放大系数

导纳分析

将悬置结构或本例中的车身侧支架的导纳与弹性元件导纳进行比较，以确定是否实现了导纳失配的设计目标。图5显示了这一比较，其中一个方框突出显示了感兴趣的“噪声区”。从这个数字很明显，在x方向的导纳超过了设计目标。此图还显示了400HZ附近不令人满意的导纳不匹配。这也是一个主观的噪音问题，但它不是本次调查的主题。这些功能是通过激励结构作为一个系统来获得的。

图5 车身侧支架导纳

图6显示了动力总成侧支架i插入系统的导纳比较。在这种情况下，支架和弹性元件在X方向上的导纳也不匹配。

图6 动力总成侧支架导纳

迁移率分析结果表明，在650～850hz的频率范围内，弹性悬置两侧支架的动刚度并不能令人满意地大于弹性元件的刚度。

修改设计

用于分析该路径的两种方法揭示了弹性体任一侧存在局部支架系统模式，造成了动力传动系统侧位移和结构声学灵敏度放大，此外，在这些共振下，动态刚度不匹配不足以实现最佳衰减。

图7 动力总成侧支架导纳更改案例

建议重新设计，以加强这些支架组件刚度，并调整一些系统共振。图7显示了这些建议对支架X方向FMM两侧的导纳的影响。DRE噪声频谱与速度的最终结果也如图8所示。

图8 在底盘测功机上获得的更改后的噪声频谱

结论

动力总成悬置和支架系统的优化设计，除了为标准的低频行驶、操纵性设计外，还可以考虑系统的高频动态特性。以及发动机噪音方面的考虑。从系统方法评估设计的两种有效方法是（1）噪声路径分析和（2）导纳分析。这两种方法都可以在实验或有限元的基础上实现。

如果设计目标是制定的，然后利用这两种方法结合低频要求来实现，那么就可以在整个结构噪声频率范围内实现足够的性能。