轿车开发的模态分布设计教案课件

轿车开发的模态分布设计轿车开发的模态分布设计1轿车中的振动情况（欧洲）第1页/共21页轿车中的振动情况（欧洲）第1页/共21页2通过模态试验可以获得模态频率规划表在汽车开发过程之初，为从一开始就避免各个系统之间出现共振，应参考所匹配的发动机的怠速转速规定各系统的模态频率范围，并制成一张表格，把相关联系统或部件的模态频率分开—整车模态频率规划表。模态频率规划表与整车噪声与振动的工程目标为汽车振动噪声设计的指南。建议汽车开发过程之初，参考所匹配的发动机的怠速转速制定整车模态频率规划表。第2页/共21页通过模态试验可以获得模态频率规划表在汽车开发过程之初，为从一3模态规划表例（怠速转速为600r/min，3阶发火频率为30Hz）第3页/共21页模态规划表例（怠速转速为600r/min，3阶发火频率为304一.车身模态第4页/共21页一.车身模态第4页/共21页5轿车车身模态目标参考值

说明备注

整车一弯、一扭：不得低于27Hz1）低于发动机怠速频率（4缸机为2阶，6缸机为3阶）2）高于动力总成刚体模态频率3）高于车轮一阶共振频率。。。参宝马一弯：23-25Hz一扭：26-28Hz参MAE白车身只加前后风挡玻璃一扭：不得低于40Hz参IDG加前后风挡玻璃、水箱横梁、副车架等一弯：35Hz左右一扭：42Hz左右相当于在整车上一弯、一扭达到27Hz左右参宝马第5页/共21页轿车车身模态目标参考值说明备注6轿车车身相关说明白车身的振动性能的规定

-动刚度

一阶整体弯曲共振频率

一阶整体扭转共振频率

-静刚度

其他振动特性规定

-重要钣件的弯曲共振频率不在车内空腔谐振区内（40-80Hz）

-重要支承点处（车身一侧）的驱动点阻抗

（固体声通过与车身的连接点引起车身振动，经辐射被人感知）整车一阶空腔声学模态一般在：40-80Hz(一阶纵向），低频轰鸣声。第6页/共21页轿车车身相关说明白车身的振动性能的规定

-动刚度

7车身覆盖件模态试验分析

前后车门、发动机罩板、行李箱盖等

获得样件频率特性验证CAE分析噪声预测第7页/共21页车身覆盖件模态试验分析

前后车门、发动机罩板、行李箱盖等

第8空腔声学模态测量车内空腔声学模态,获取车内空腔的声学模态频率和模态形状,能够了解轿车车内声学特性,同时,根据车内空腔的模态形状合理进行内饰布置以优化车内声学特性,使车内声压或声压级较大的位置远离乘员的耳朵,将节面位置(零声压位置)设计在人耳附近,使人处于最小的噪声环境中,获得良好的声学舒适性。

要避免乘坐室的低频共鸣，首先应避开第一阶纵向频率

第8页/共21页空腔声学模态测量车内空腔声学模态,获取车内空腔的声学模态频率9二.动力总成

刚体模态弹性体模态其它第9页/共21页二.动力总成

刚体模态第9页/共21页10动力总成

项目一般的频率范围

要求

刚体模态5-30Hz控制在发动机怠速频率范围内弹性体模态(一阶弯曲模态，左右和上下两个固有频率）130-300Hz控制在发动机最高转速频率之上第10页/共21页动力总成项目一般的频率范围11说明动力总成悬置系统主要的两个模态：侧倾、上下（或俯仰）动力总成侧倾模态激励：燃烧激振力成分和惯性激振力成分动力总成上下模态激励：惯性激振力成分第11页/共21页说明动力总成悬置系统主要的两个模态：侧倾、上下（或俯仰）第112发动机引发噪声的频率范围

现象 阶次 频率（Hz) -----------------------------------------------------------

发动机的燃烧及惯性力引发

(4缸)220–200(6缸)330–300(8缸)440–400

发动机/变速箱弯曲共振2/3 150-300

第12页/共21页发动机引发噪声的频率范围现象 阶次 13发动机零部件模态分析缸体、缸盖、油底壳、罩盖、皮带轮、曲轴-飞轮扭振系统等获得样件频率特性，与对标样机对比，进行质量改进CAE分析验证第13页/共21页发动机零部件模态分析缸体、缸盖、油底壳、罩盖、皮带轮、曲轴-14三.方向盘共振频率范围25-40Hz目标值（MAE)35Hz第14页/共21页三.方向盘共振频率范围25-40Hz目标值（MAE)35Hz15四.排气系统模态分析轿车排气系统一般（弹性体一阶）模态模态频率范围：12-22Hz通过模态分析可以选择合理吊挂位置第15页/共21页四.排气系统模态分析轿车排气系统一般（弹性体一阶）模态模态频16五.支架

动力总成支架（IDG）目标值：

汽油机：支架固有频率（Hz）>2*F1max+50,柴油机：支架固有频率（Hz）>2*F1max+100,

F1max：对应最大转速的点火频率其它支架：仪表板支架、尾灯支架、油箱支架、轮罩支架…第16页/共21页五.支架动力总成支架（IDG）目标值：第16页/共21页17六.其它轮胎模态试验仪表板模态试验刹车片模态试验后视镜模态试验保险杠模态试验…第17页/共21页六.其它轮胎模态试验第17页/共21页18补充说明—匹配发动机不同，发动机激励源频率范围也不同，模态目标值也不同

具体问题需具体分析

激励源阶次频率范围(Hz)

---------------------------------------------------------

发动机(4缸)220–200

(6缸)330–300(8缸)415–150

第18页/共21页补充说明—匹配发动机不同，发动机激励源频率范围也不同，模态目19例：前轮驱动的L4发动机的汽车的目标模态.

部件模态

频率参考目标值

备注

转向柱35参MAE车身弯曲模态27备胎架30散热器26.7（一阶弯曲模态）保险杠26.7（一阶弯曲模态）油箱（满）35第19页/共21页例：前轮驱动的L4发动机的汽车的目标模态.

部件模态20附:车身连接点动刚度试验测点位置：车身与前后悬挂连接点、发动机变速箱连接点与、排气系连接点以及与副车架和后车架连接点…

固体声通过与车身的连接点引起车身振动，经辐射被人感知,连接点是振动噪声的传递路径。连接点动刚度曲线目标值例(IDG)：发动机连接点的动刚度>4000N/mm悬挂连接点的动刚度>8000N/mm第20页/共21页附:车身连接点动刚度试验测点位置：车身与前后悬挂连接点、发动21感谢您的观看。第21页/共21页感谢您的观看。第21页/共21页22轿车开发的模态分布设计轿车开发的模态分布设计23轿车中的振动情况（欧洲）第1页/共21页轿车中的振动情况（欧洲）第1页/共21页24通过模态试验可以获得模态频率规划表在汽车开发过程之初，为从一开始就避免各个系统之间出现共振，应参考所匹配的发动机的怠速转速规定各系统的模态频率范围，并制成一张表格，把相关联系统或部件的模态频率分开—整车模态频率规划表。模态频率规划表与整车噪声与振动的工程目标为汽车振动噪声设计的指南。建议汽车开发过程之初，参考所匹配的发动机的怠速转速制定整车模态频率规划表。第2页/共21页通过模态试验可以获得模态频率规划表在汽车开发过程之初，为从一25模态规划表例（怠速转速为600r/min，3阶发火频率为30Hz）第3页/共21页模态规划表例（怠速转速为600r/min，3阶发火频率为3026一.车身模态第4页/共21页一.车身模态第4页/共21页27轿车车身模态目标参考值

说明备注

整车一弯、一扭：不得低于27Hz1）低于发动机怠速频率（4缸机为2阶，6缸机为3阶）2）高于动力总成刚体模态频率3）高于车轮一阶共振频率。。。参宝马一弯：23-25Hz一扭：26-28Hz参MAE白车身只加前后风挡玻璃一扭：不得低于40Hz参IDG加前后风挡玻璃、水箱横梁、副车架等一弯：35Hz左右一扭：42Hz左右相当于在整车上一弯、一扭达到27Hz左右参宝马第5页/共21页轿车车身模态目标参考值说明备注28轿车车身相关说明白车身的振动性能的规定

-动刚度

一阶整体弯曲共振频率

一阶整体扭转共振频率

-静刚度

其他振动特性规定

-重要钣件的弯曲共振频率不在车内空腔谐振区内（40-80Hz）

-重要支承点处（车身一侧）的驱动点阻抗

（固体声通过与车身的连接点引起车身振动，经辐射被人感知）整车一阶空腔声学模态一般在：40-80Hz(一阶纵向），低频轰鸣声。第6页/共21页轿车车身相关说明白车身的振动性能的规定

-动刚度

29车身覆盖件模态试验分析

前后车门、发动机罩板、行李箱盖等

获得样件频率特性验证CAE分析噪声预测第7页/共21页车身覆盖件模态试验分析

前后车门、发动机罩板、行李箱盖等

第30空腔声学模态测量车内空腔声学模态,获取车内空腔的声学模态频率和模态形状,能够了解轿车车内声学特性,同时,根据车内空腔的模态形状合理进行内饰布置以优化车内声学特性,使车内声压或声压级较大的位置远离乘员的耳朵,将节面位置(零声压位置)设计在人耳附近,使人处于最小的噪声环境中,获得良好的声学舒适性。

要避免乘坐室的低频共鸣，首先应避开第一阶纵向频率

第8页/共21页空腔声学模态测量车内空腔声学模态,获取车内空腔的声学模态频率31二.动力总成

刚体模态弹性体模态其它第9页/共21页二.动力总成

刚体模态第9页/共21页32动力总成

项目一般的频率范围

要求

刚体模态5-30Hz控制在发动机怠速频率范围内弹性体模态(一阶弯曲模态，左右和上下两个固有频率）130-300Hz控制在发动机最高转速频率之上第10页/共21页动力总成项目一般的频率范围33说明动力总成悬置系统主要的两个模态：侧倾、上下（或俯仰）动力总成侧倾模态激励：燃烧激振力成分和惯性激振力成分动力总成上下模态激励：惯性激振力成分第11页/共21页说明动力总成悬置系统主要的两个模态：侧倾、上下（或俯仰）第134发动机引发噪声的频率范围

现象 阶次 频率（Hz) -----------------------------------------------------------

发动机的燃烧及惯性力引发

(4缸)220–200(6缸)330–300(8缸)440–400

发动机/变速箱弯曲共振2/3 150-300

第12页/共21页发动机引发噪声的频率范围现象 阶次 35发动机零部件模态分析缸体、缸盖、油底壳、罩盖、皮带轮、曲轴-飞轮扭振系统等获得样件频率特性，与对标样机对比，进行质量改进CAE分析验证第13页/共21页发动机零部件模态分析缸体、缸盖、油底壳、罩盖、皮带轮、曲轴-36三.方向盘共振频率范围25-40Hz目标值（MAE)35Hz第14页/共21页三.方向盘共振频率范围25-40Hz目标值（MAE)35Hz37四.排气系统模态分析轿车排气系统一般（弹性体一阶）模态模态频率范围：12-22Hz通过模态分析可以选择合理吊挂位置第15页/共21页四.排气系统模态分析轿车排气系统一般（弹性体一阶）模态模态频38五.支架

动力总成支架（IDG）目标值：

汽油机：支架固有频率（Hz）>2*F1max+50,柴油机：支架固有频率（Hz）>2*F1max+100,

F1max：对应最大转速的点火频率其它支架：仪表板支架、尾灯支架、油箱支架、轮罩支架…第16页/共21页五.支架动力总成支架（IDG）目标值：第16页/共21页39六.其它轮胎模态试验仪表板模态试验刹车片模态试验后视镜模态试验保险杠模态试验…第17页/共21页六.其它轮胎模态试验第17页/共21页40补充说明—匹配发动机不同，发动机激励源频率范围也不同，模态目标值也不同

具体问题需具体分析

激励源阶次频率范围(Hz)

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