打开文本图片集
摘 要：文章基于一款新车型开发过程中出现的共振问题，通过振动传递路径，逐一进行分析，结合试验验证、CAE分析，最终找到问题的根源为车身局部模态过低，与车辆发生共振。并针对问题作出了几个整改方案，依据分析结果、工艺可行性、成本最终选择了最优的方案。关键词：共振;模态;车身;悬架;激励中图分类号：U463.82 文献标识码：A 文章编号：1671-7988（2019）24-55-04
Analysis and Experimental Study of Resonance Problems in the Interior Basedon Transmission Path
Chi Yuhua， Yang Dazhi
（Jianghuai Automotive Group Co.， Ltd.， Anhui Hefei 230022 ）
Abstract： Based on the resonance problems that arise in the development of a new model， this paper analyzes one by one through the vibration transfer path， combined with the test verification and CAE analysis， and finally finds that the root cause of the problem is that the local modal body is too low and resonates with the vehicle. And for the problem has made several rectification programs， according to the results of the analysis， process feasibility， cost finally selected the optimal program.Keywords： Resonance; Modal; Body; Suspension; IncentiveCLC NO.： U463.82 Document Code： A Article ID： 1671-7988（2019）24-55-04
引言
隨着汽车市场的成熟度越来越高，人们对汽车的舒适性能（如振动和噪声）提出了更高的要求。因此，汽车的NVH性能成为了各大汽车公司所共同关注的话题。汽车内部振动和噪声现象是由多个激励经由不同的传递路径，抵达目标位置后叠加而成的。在进行汽车NVH问题的分析和改进过程中，需要根据激励源和传递路径，快速找到问题的根源，针对问题发生位置及问题原因，进行优化整改，能够大幅提高工作效率。
本文已一款轻型客车为例，基于传递路径进行分析，以试验为基础，在汽车研发过程中对整车NVH问题进行诊断，找到问题原因是车身局部与轮胎发生共振，并提出共振问题优化方案，进行实施。
1 问题来源
公司某款客车在进行高环路况试验时，反馈在车速110kph左右时，车厢中部侧围振动明显，车内乘客法接受，为了解决此问题，将样车做了问题初步排查排查。
在侧围C柱上粘贴9个振动传感器进行测试，具体布置位置如图2所示，车速表显示车速110KPH（实际车速约为106KPH）时侧围振动，侧围振动频率为13.87Hz，7点Y向振动最大，达到0.42g，3点Y向振动次之，为0.3g。
进一步通过90-120KPH加速扫频测试分析，14.38Hz为振动最大的频率点。测试90-120km/h加速，车轮激励从11.74Hz升高到15.65Hz，分析3点和7点Y向振动，从数据看，14.38Hz为振动最大的频率，从形态特征看，问题为共振引起的振动问题。
2 问题原因分析
2.1 振动机理及传递路径
侧围抖动主要是因共振产生，系统物体的固有频率相接近时，系统振动会因叠加而显著加强，产生震动和噪声。该问题初步分析主要是整车部件产生共振，整车振动传递路径如下：
2.2 排除法找到问题症结
初步问题排查：因激励源较多，为了快速找出要因，制定了几个排除方案。
首先采用速度排除法，在不同档位对车辆加速到最高车速。从表1验证可得出，侧围抖动仅与车速有关。可排除的传递路径：发动机通过悬置传递到车身，到乘客感知。
进一步采用激励源排除法，车速在110km/h时，发动机及传动轴激励均高于100Hz，可排除动力传动系统激励源;计算106km/h时车轮激励频率为13.82Hz，与问题频率基本一致;测试后桥振动频率与车内响应点频率相一致;开展转毂倒拖试验，后轮拖动时与四轮拖动时车内响应点振动相当，前轮拖动时响应点远低于13.8Hz;综上，问题症结为后轮与车身侧围发生共振，激励来自后轮一激励。
2.3 依据问题症结找要因
确定振动激励源为后轮，振动产生后通过后桥及车身传递到车身侧围，在侧围处产生响应，此问题需要进行如下排查：后轮激励源排查、后悬传递路径排查、车身传递路径排查。
2.3.1 轮胎原因分析
影响车轮一阶激励的三个主要因素：质量不均匀性、刚性不均匀性、尺寸不均匀性。为了验证共振是否是车轮引起的问题，特殊制作了两组轮胎，对后车轮的动平衡、径向均匀性、尺寸均匀性进行验证。方案1及方案2较原状态均有改善，振动减小约20%-30%，但问题依然存在。控制后轮的动平衡、径向力和均匀性后，可降低振动，但不能消除问题。
2.3.2 悬架原因分析
为了验证共振是否是是否是悬架引起的，通过后悬架扰动，改变簧下共振频率、板簧刚度、减振器阻尼对问题均无明显的改善效果。
激励后轮轮心，测试轮心到板后桥、板簧主动侧的VTF，在14-15Hz均未出现VTF峰值，说明后桥并未放大后轮传递的振动激励。
利用互易性原理，测试左侧C柱到车身底盘接附点车身侧及右侧C柱的VTF，在14-15Hz底盘接付点均不存在峰值，而侧围C柱左右侧均出现了14-15Hz左右的VTF峰值。车身VTF测试：车身侧围存在14-15Hz左右的VTF峰值，振动到车身后会被放大。
2.3.3 车身原因分析
车身侧围存在呼吸模态，频率在14-15Hz之间，110KPH时发生了共振。CAE模态分析侧围呼吸模态频率14.7Hz，试验测试侧围呼吸模态15.54Hz，动态测试ODS分析显示在110KPH时，侧围呈现呼吸模态的振动特征;通过CAE模态分析、试验模态，ODS排查，可确定110KPH时，侧围呼吸模态发生了共振。在车速110Km/h左右，车身呼吸模态产生共振是引起侧围振动大的最主要和根本原因。传递路径排查结果：后轮激励，有影响，非主因;后桥传递路径，无影响;车身传递路径呼吸模态共振放大，最主要和根本的原因。
3 共振问题优化方案
车辆高速抖动的根源为轮胎激励，通过板簧等底盘件的传递路径传递至车身，从而激发车身局部模态，导致侧围钣金抖动。因此，要提升车身侧围的模态，避开轮胎的激励，才能彻底消除问题。最终对策方案：车身侧围加强，提升侧围呼吸模态频率，提升侧围模态，避开轮胎激励。
车身侧围加强共制定了三个可行方案。方案一，参考标杆车立柱断面，加强车身侧围结构从断面图可以看出，星锐立柱断面结构，里面是空的。根据竞品车优化后的立柱断面结构，在里面增加了加强立柱。方案二，通过三通结构，对A柱、B柱、C柱“上”部进行加强，提升车身侧围上部结构强度。方案三，采用借用件，在内、外板之间增加加强梁，并通过膨胀胶连接在一起，使内、外板形成一个整体式侧围结构。综合CAE分析结果、工艺分析及成本分析，小组最终选择方案三作为问题实施方案。
4 总结
本文提出了基于共振传递路径机理，准确、精准的查找出来引起车身共振的问题，并提制作了几个方案， 基于分析结果、工艺可实现度、成本分析， 最终选择了最优的方案三。本文不仅在于帮助确定各激励对车内振动与噪声的影响程度和作用机理，另一方面，为新车开发过程中、市场问题处理提供解决流程和问题处理方案，试验数据可作为基础数据，为下一代新产品NVH性能开发提供试验基础数据和CAE分析参考模型，从而缩短开发周期，降低开发成本。
参考文献
[1] 王海洋，舒歌群等.基于运行工况传递路径分析和串扰消除的车内噪声分离技术研究[J].汽车技术，2018.
[2] 张鑑.噪声振动传递路径研究及其应用[D].北京：北京交通大学， 2015.
[3] 康菲，闫硕等.传递路径分析在车内噪聲分析中的应用[J].汽车技术，2012.
[4] 冯海星，高云凯等.基于传递路径分析的车内噪声源识别[J].机械设计，2013.
[5] 金鹏，王彦，江克峰等.工况传递路径分析方法在车辆噪声振动问题中的应用研究[J].汽车技术，2009.
