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汽车车身噪声与振动控制:子系统模态分析

时间:2023-08-24 理论教育 版权反馈
【摘要】:在第一种原因中,大位移是由于子系统的模态偏低,造成了低频时的位移偏大。在第二种原因中,子系统的模态直接与车身模态或相邻部件模态耦合。在第三种原因中,两个部件之间的连接点数量和牢固程度直接影响到子系统的边界条件,因此直接影响到它的模态。分析子系统模态的目的就是了解车身上各个子系统的模态频率、它们与车身整体模态和激励频率的分离状况,并找到相应的控制方法。因此,子系统模态分析是控制局部异响的基础。

汽车车身噪声与振动控制:子系统模态分析

子系统是车身的一部分,是由很多部件组成的一个集合,而部件又由零件组成。子系统通过焊接、铆接或者支架与车身相连,形成了特定的边界,从而就有了子系统的特定模态。闭合件、仪表板、转向支撑、座椅等是产生异响的主要子系统。

子系统发生异响的原因有三种:第一种是子系统与周边部件的间隙不足,当它们的运动位移超过间隙值时,发生碰撞而发出声音;第二种是子系统与车身共振,或者子系统与周边的部件共振,而发出声音;第三种是两个部件之间的连接点数量不足或者连接不牢,造成了相互连接部位之间的碰撞或者摩擦,从而发出声音。

这三种产生异响的原因都与子系统的结构模态有关系。在第一种原因中,大位移是由于子系统的模态偏低,造成了低频时的位移偏大。比如CD盒放置在一个支架上,然后与中控板连接,如果支架刚度低和模态频率低,则受外界激励时,其位移大。在第二种原因中,子系统的模态直接与车身模态或相邻部件模态耦合。因此,子系统的模态与其他模态的解耦是必要的。在第三种原因中,两个部件之间的连接点数量和牢固程度直接影响到子系统的边界条件,因此直接影响到它的模态。

分析子系统模态的目的就是了解车身上各个子系统的模态频率、它们与车身整体模态和激励频率的分离状况,并找到相应的控制方法。因此,子系统模态分析是控制局部异响的基础。

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图8-19 仪表台板的某阶整体模态(见彩插)

下面以一个仪表台板子系统为例,来说明子系统模态与异响的分析。仪表台板包括仪表台板壳体、支撑管梁、通风管、除霜管、杂物箱、CD盒、中央置物板、烟灰缸等。

第一步是分析仪表台板自身的模态。分析目标是得到仪表台板整体模态和内部各个部件的子模态。图8-19为IP的某阶整体模态。图8-20为仪表台板中的部件模态,图a是杂物箱模态,图b是通风管模态。将这些模态频率和外界的激励频率比较,以及相邻模态自身比较,以找到产生共振的部件。例如,杂物箱的模态频率为25Hz,发动机怠速为750r/min,对应的二阶频率为25Hz,杂物箱可能被激励而产生共振,因此必须修改杂物箱的设计。(www.xing528.com)

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图8-20 仪表台板中的部件模态(见彩插)

分析子系统自身模态可以在开发过程中对子系统进行控制,不必等到有了整车才开始分析工作,这样就实现了问题的前期控制。子系统自身模态的目标有两个:一是根据模态规划表来实现自身的模态频率,达到模态避频的目的;二是在分析频率范围内(通常小于100Hz),使子模态的数量尽可能少。

第二步是分析子系统安装在车身后的模态特征。这种分析的目的是发现系统或部件与车身之间的模态耦合情况,并使得它们解耦。图8-21显示仪表台板和中控箱安装在车身上的模态。仪表台板和中控箱的模态与车身的弯曲模态耦合,因此存在共振的风险,必须修改系统。

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图8-21 仪表台板和中控箱安装在车身上的模态(见彩插)

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