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作者 | CAE之家  仿真秀優(yōu)秀講師

首發(fā) | 仿真秀App

導(dǎo)讀：汽車NVH（ Noise、Vibration、Harshness ）在行業(yè)里素有“汽車玄學(xué)”之稱，的確如此，不管是仿真分顆粒機(jī)析、NVH性能開發(fā)以及NVH試驗(yàn)等等。NVH確實(shí)是衡量汽車制造質(zhì)量的一個(gè)綜合性問題，它給汽車用戶的感受是最直接的。有統(tǒng)計(jì)資料顯示，整車約有1/3的故障問題是和汽車的NVH問題有關(guān)系，而各大汽車企業(yè)有近顆粒機(jī)20%的研發(fā)費(fèi)用花費(fèi)在解決汽車的NVH問題上，從這些方面可以看出NVH在整個(gè)汽車開發(fā)過程中的作用和地位。

其中，隔振就是把機(jī)械或儀器安裝在合適的彈性裝置上以隔離振動(dòng)的措施。根據(jù)激振源的不同，隔振可分為兩顆粒機(jī)類。主要包括主動(dòng)隔振和被動(dòng)隔振。其中主動(dòng)隔振是指將作為振源的系統(tǒng)與基礎(chǔ)進(jìn)行隔離，如發(fā)動(dòng)機(jī)通過懸置與車身隔離，以減少發(fā)動(dòng)機(jī)對車身的影響。其目的將振源與周圍環(huán)境隔開，減小力的幅值，不讓激振力傳遞到基礎(chǔ)上。顆粒機(jī)而被動(dòng)隔振主要目的是減小基礎(chǔ)激勵(lì)對系統(tǒng)的影響，即較小系統(tǒng)位移的幅值?！?/span>汽車NVH之隔振分析與行用進(jìn)階7講》是我最新在仿真秀官網(wǎng)原創(chuàng)的視頻課程，旨在分享汽車及機(jī)械隔振理論、CAE分析及應(yīng)用方法，詳情減后顆粒機(jī)文。

主動(dòng)隔振示例圖

被動(dòng)隔振示例圖

一、隔振的原理

1、被動(dòng)隔振主要目的是減小基礎(chǔ)對設(shè)備的影響，即較小設(shè)備端位移的幅值。被動(dòng)隔振系數(shù)定義是：為隔振后傳至設(shè)備的位移幅值與隔振前傳至設(shè)備的位移幅之比。

2、將作為顆粒機(jī)振源的機(jī)器設(shè)備與地基進(jìn)行隔離，以減少設(shè)備對環(huán)境的影響稱為主動(dòng)隔振，如下圖所示。隔振目標(biāo)將振源與周圍環(huán)境隔開，減小力的幅值，不讓激振力傳遞到基礎(chǔ)上。主動(dòng)隔振系數(shù)為隔振后傳至地基的力幅值與隔振前傳至地基的顆粒機(jī)力幅之比。

通過上面分析可以發(fā)現(xiàn)，雖然主動(dòng)隔振和被動(dòng)隔振的原理有所不同，但最后得到的隔振系數(shù)的表達(dá)式是相同的。因此，隔振設(shè)計(jì)準(zhǔn)則：只有頻率比大于根號(hào)2時(shí)，才能起到隔振的效果。傳遞到基礎(chǔ)上的合力與振源力幅顆粒機(jī)比為隔振系數(shù)：

3、對于單自由系統(tǒng)無阻尼系統(tǒng)，如何建立仿真模型與數(shù)學(xué)模型之關(guān)的互相印證。假設(shè)該單自由無阻尼振動(dòng)系統(tǒng)的質(zhì)量m為1.0kg，系統(tǒng)的剛度k為100N/mm。

通過CAE計(jì)算，得到該系統(tǒng)的固有頻率顆粒機(jī)為50.33Hz，由理論公式計(jì)算得到固有頻率為50.35Hz，即理論與CAE相吻合。

4、對于多自由系統(tǒng)阻尼系統(tǒng)，如何建立仿真模型與數(shù)學(xué)模型之關(guān)的互相印證。

通過CAE計(jì)算，得到該系統(tǒng)的固有頻率分別為31顆粒機(jī).11Hz和81.43Hz，由理論公式計(jì)算得到固有頻率分別為31.12Hz和81.48Hz，即理論與CAE相吻合。

5、對于單自由度簡諧強(qiáng)迫振動(dòng)系統(tǒng)，根據(jù)其運(yùn)動(dòng)方程可得到振動(dòng)系統(tǒng)中的重要的三條線。

圖3 顆粒機(jī)單自由度簡諧強(qiáng)迫振動(dòng)下的運(yùn)動(dòng)方程

圖4 質(zhì)量、剛度及阻尼三線圖示

三條線分別是剛度線、共振線及質(zhì)量線，即分別為彈性主導(dǎo)、阻尼主導(dǎo)及慣性主導(dǎo)。

6、對于單自由度強(qiáng)迫振動(dòng)系統(tǒng)在f/fn等于1.0時(shí)達(dá)到共振，此時(shí)顆粒機(jī)峰值最大，其中f為激勵(lì)頻率，fn為系統(tǒng)固有頻率。如某發(fā)動(dòng)機(jī)二階怠速激勵(lì)頻率為25Hz，動(dòng)力總成bounce模態(tài)為17.68Hz，則f/fn約為1.414，此時(shí)懸置襯套具有隔振效果。要達(dá)到20dB左右的顆粒機(jī)隔振，此時(shí)f/fn約為3.34左右，即動(dòng)力總成bounce模態(tài)為fn約為7.49Hz。

圖5 Test.lab處理結(jié)果圖

圖6 Hyperview處理結(jié)果圖

二、實(shí)際應(yīng)用案例

綜上所述，在實(shí)際工程中，可以根據(jù)顆粒機(jī)實(shí)際問題采用相應(yīng)的方法進(jìn)行分析優(yōu)化。

（1）對一些低頻振動(dòng)問題，主要是彈性主導(dǎo)，即剛度主導(dǎo)。如座椅抖動(dòng)、方向盤抖動(dòng)之類的可以從提升結(jié)構(gòu)剛度方面考慮，如結(jié)構(gòu)形式，幾字形結(jié)構(gòu)、翻邊、搭接及焊點(diǎn)優(yōu)化等；

（2）顆粒機(jī)對一些共振問題，如傳動(dòng)軸在某一轉(zhuǎn)速下共振，此時(shí)可以采用共振的方法進(jìn)行分析優(yōu)化，如考慮動(dòng)力吸振器，動(dòng)力吸振器的設(shè)計(jì)可參閱《基于有限元法的動(dòng)力吸振器設(shè)計(jì)研究》一文。如汽車前頂橫梁在實(shí)際工程問題中比較典型，顆粒機(jī)主要是前橫梁彎曲拍擊聲腔，此時(shí)也可以考慮結(jié)構(gòu)優(yōu)化、加質(zhì)量塊或加damper等，通過共振分析優(yōu)化，降低頻率幅值，進(jìn)而解決問題；

（3）對一些頻率較高或近共振問題，可以考慮慣性主導(dǎo)方法進(jìn)行優(yōu)化，如增加質(zhì)量塊顆粒機(jī)，將共振頻率轉(zhuǎn)移，一般是將共振頻率一分為二等等措施，如后背門低頻路噪問題，優(yōu)先建議從結(jié)構(gòu)優(yōu)化考慮，再考慮damper或質(zhì)量塊方案等。

圖6隔振分析Mobility公式

如該車架側(cè)、動(dòng)總側(cè)及隔振墊三者的Mo顆粒機(jī)bility的曲線如上圖所示，在100Hz左右峰值主要是由于車架側(cè)橫梁模態(tài)引起。另在圖中可以看出整個(gè)系統(tǒng)在300Hz左右隔振較差，10dB隔振都未達(dá)到，通過分析這個(gè)峰值是動(dòng)總側(cè)懸置支架的模態(tài)所致，在考顆粒機(jī)察頻率范圍內(nèi)不滿足隔振要求，需要優(yōu)化提升。

優(yōu)化方向可以是提升動(dòng)總側(cè)支架的安裝點(diǎn)剛度，或降低隔振墊的剛度。但是需要結(jié)合整個(gè)系統(tǒng)的性能要、限位、空間布置等綜合考慮，一般建議提升安裝點(diǎn)的剛度來解決。

三、汽車顆粒機(jī)隔振分析方法及實(shí)際應(yīng)用視頻教程

為了幫助大家更好理解和掌握汽車及機(jī)械隔振理論、CAE分析及應(yīng)用方法，筆者近日在仿真秀首發(fā)的視頻課程《汽車NVH之隔振分析與行用進(jìn)階7講》幫助工程師和理工科學(xué)子掌握汽車隔振顆粒機(jī)分析在實(shí)際工程中的應(yīng)用。

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3、你會(huì)得到什么

（1）汽車隔振分析簡介

（2）汽車兩自由度理論及CAE分析

（3）汽車兩自由度理論及CAE分析

（4）汽車隔振分析相關(guān)基礎(chǔ)理論

（5）汽車隔振分析Mobility理論基礎(chǔ)

（6）汽車隔振分顆粒機(jī)析動(dòng)剛度基礎(chǔ)

（7）汽車隔振、Mobility與IPI之間的關(guān)系

（8）汽車隔振分析在實(shí)際工程中的應(yīng)用

（9）本套課程提供學(xué)習(xí)模型，以附件資料為準(zhǔn)。解決學(xué)員在隔振分析應(yīng)用過程中遇到的難點(diǎn)和痛點(diǎn)；

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（完）作者：CAE之家  仿真秀優(yōu)秀講師聲明：本文首發(fā)仿真秀App，部分圖片和內(nèi)容轉(zhuǎn)自網(wǎng)絡(luò)，如有不當(dāng)請聯(lián)系我顆粒機(jī)們，歡迎分享，禁止私自轉(zhuǎn)載，轉(zhuǎn)載請聯(lián)系我們。歡迎投稿，投稿與技術(shù)交流請聯(lián)系楊老師18610516616（微信同號(hào)）喜歡作者，請點(diǎn)贊和在看