CN114266107A - 一种整车加速振动噪声的分析方法 - Google Patents
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Abstract
一种整车加速振动噪声的分析方法，属于汽车整车NVH分析技术领域，该分析方法，包括构建去除发动机总成和底盘总成的车身模型；根据加速载荷传递路径，在车身模型上施加多个激励点；在整车模型上测试加速工况下各激励点的载荷；设置车身模型的响应点，在车身模型上施加相应的加速工况；分析计算，获取响应曲线，本发明的有益效果是，本发明通过创建简单的车身模型，根据加速载荷传递路径在车身模型上施加激励点，缩短了模型创建周期，保证了整车加速分析正常、高效进行，缩短了新车型的开发周期，采用阶次分析法分析加速工况下的噪声响应，提高了分析结果的可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及汽车整车NVH分析技术领域，尤其涉及一种整车加速振动噪声的分析方法。
背景技术
今天的汽车，特别是小轿车，在满足其最基本的功能，即作为一种出行的交通工具之外，附带了越来越多的功能和体验。NVH和舒适性就是其中最敏感的一种，也是当今消费者非常关注和很容易感知到的，而加速下的振动噪声就是衡量NVH的一项关键性指标。
目前整车加速分析仿真模型为实车的整车模型，包含汽车的所有零部件，即：车身、开闭件、动力总成、底盘、进排气及所有内外饰件等。根据设计及仿真流程的要求，在进行整车加速分析时，在确定载荷时，由于发动机的驱动力等所有的载荷通过曲轴及其轴承座传递到变速箱及车身，而整车加速NVH载荷为不平衡力和力矩，在考查档位及频率对应的转速范围下，通过燃烧室压力等参数得到，施加在动力总成模型对应的位置上；然后通过传动系统、进排气系统及悬置系统等所有与动力总成相连的路径传递到车身，考查振动的影响，进而影响车内声腔，考查驾乘人员的耳朵处噪声。由于整车加速考查的是车辆行驶过程中因加速所带来的振动噪声的NVH响应，往往忽略路面等其他因素的影响，因此需要在轮胎刚度基础上约束轮胎接地点的自由度。
目前的分析方法需要的是整车模型，模型复杂，需要底盘和发动机数据，创建周期长；关键参数，如底盘连接点衬套刚度曲线测试复杂，周期长，降低了整车加速分析的效率，影响新车型的开发周期。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种整车加速振动噪声的分析方法，通过创建简单的车身模型，在车身模型上施加相应的激励点可代替现有的整车模型，模型创建周期短，保证了整车加速分析正常、高效进行，缩短了新车型的开发周期。
为实现上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：所述整车加速振动噪声的分析方法，包括以下步骤：
步骤1：构建去除发动机总成和底盘总成的车身模型；
步骤2：根据加速载荷传递路径，在车身模型上施加激励点；
步骤3：实车测试加速工况下各激励点的载荷；
步骤4：设置车身模型的响应点，在车身模型上施加加速工况；
步骤5：分析计算，获取响应曲线。
所述步骤2中在车身模型上施加的激励点包括发动机悬置安装点、发动机排气管吊钩安装点、前悬架系统安装点和后悬架系统安装点。
所述前悬架系统安装点包括前控制臂安装点和前减震器安装点，所述后悬架系统安装点包括后控制臂安装点和后减震器安装点。
所述步骤3中的加速工况包括在发动机排气系统的多个阶次下发动机转速从低速到高速的过程。
所述发动机排气系统的多个阶次为发动机运行的前4个或5个阶次。
所述步骤4中将发动机排气系统对应阶次下发动机不同的转速时，测试的各激励点处的载荷作为数值模拟时不同的加速工况。
所述步骤4中设置的响应点包括振动响应点和噪声响应点。
所述振动响应点包括方向盘响应点、加速踏板响应点和座椅导轨响应点，所述噪声响应点为驾乘人员的耳朵处声压级。
所述步骤5中经过分析计算后得到的是振动响应曲线和噪声响应曲线。
本发明的有益效果是：
1、本发明通过创建去除发动机总成和底盘总成的车身模型，通过分析加速载荷的源头-发动机总成的传递路径，在车身模型上施加相应的激励点可代替现有的整车模型，由于去除了发动机总成和底盘总成，使模型创建周期缩短，而且根据载荷传递路径确定的激励点保证了整车加速分析的正常、高效进行，而且由于现有的汽车采用平台化通用设计，对于新款车型的研发，不需要重新提取所有的载荷，仅需要增加差异化载荷点的测试提取即可进行加速模拟分析，缩短了新车型的开发周期。
2、本发明在确定各激励点的载荷时，采用阶次分析法分析发动机由低速到高速运行的加速工况下的激励点的载荷大小，将测试的各激励点处的载荷作为数值模拟时不同的加速工况，利用了发动机进排气系统噪声的声压级具有明显的谐次(阶次)特性，且噪声随着谐次的增加逐渐减弱，因此，采用阶次分析法研究不同转速下的噪声响应使分析结果更加可靠。
综上，本发明通过创建简单的车身模型，根据加速载荷传递路径在车身模型上施加激励点，缩短了模型创建周期，保证了整车加速分析正常、高效进行，缩短了新车型的开发周期，采用阶次分析法分析加速工况下的噪声响应，提高了分析结果的可靠性。
附图说明
下面对本发明说明书各幅附图表达的内容及图中的标记作简要说明：
图1为本发明整车加速振动噪声的分析方法的流程图；
图2为本发明中车身模型的结构示意图；
图3为在车身模型上施加的激励点的结构示意图；
上述图中的标记均为：1.车身模型，2.发动机悬置安装点，3.发动机排气管吊钩安装点，4.前控制臂安装点，5.前减震器安装点，6.后控制臂安装点，7.后减震器安装点。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本发明具体的实施方案为：如图1～图3所示，一种整车加速振动噪声的分析方法，包括以下步骤：
步骤1：构建去除发动机总成和底盘总成的车身模型1。
基于目前的平台(底盘总成和发动机总成)通用化设计，一款新的车型与同性能的旧车型相比，底盘总成和发动机总成的结构变化不大，主要的差异点在于平台上部件的安装点不同。因此，在利用分析软件创建分析模型时，可将发动机总成和底盘总成去掉。
步骤2：根据加速载荷传递路径，在车身模型1上施加激励点。
由于加速分析的载荷主要来自发动机总成，加速载荷的直接传递路径为发动机各个悬置及排气管吊钩与车身的连接点，由于发动机总成安装在底盘上，因此，间接传递路径为底盘总成与车身的安装点。因此，在车身模型1上施加的激励点包括发动机悬置安装点2、发动机排气管吊钩安装点3、前悬架系统安装点和后悬架系统安装点，其中的前悬架系统安装点包括前控制臂安装点4和前减震器安装点5，后悬架系统安装点包括后控制臂安装点6和后减震器安装点7。
步骤3：实车测试加速工况下各激励点的载荷。
1)确定加速工况。
加速工况包括在发动机排气系统的多个阶次下发动机转速从低速到高速的过程。对于发动机这类旋转机械，通常定义曲轴旋转对应的频率为基频，也就是1阶，基频的n倍被称为n阶。在发动机进排气系统研究中，并非所有阶次都是所需的，这要视发动机的类型而定，对于直列四缸发动机，在一个工作循环内，各缸依次点火，一个工作循环，曲轴转两圈，所以发火频率刚好对应2阶，进排气系统噪声通常在发火频率及其对应的谐次上有较高的值。发动机进排气系统噪声的声压级具有明显的谐次(阶次)特性，且噪声随着谐次的增加逐渐减弱，因此，对于直列四缸发动机而言，研究其发火频率及其各谐次的噪声才有意义，发火频率的第二谐次对应4阶，第三谐次对应6阶，依此类推，而噪声随着谐次的增加逐渐减弱，所以在四缸发动机进气系统阶次噪声研究中，通常取2、4、6、8阶，对于六缸发动机，通常取3、6、9、12阶。发动机排气系统的多个阶次为发动机运行的前4个或5个阶次。采用阶次分析法研究不同转速下的噪声响应使分析结果更加可靠。
2)测试加速工况下各激励点的载荷。
在实车车身的各激励点处安装力传感器，各力传感器通过PLC与上位机相连。在各阶次下发动机转速从低速到高速的过程中，各激励点处的力传感器将测得的载荷大小通过PLC传输给上位机，通过上位机显示出来。
步骤4：在分析软件中设置车身模型1的响应点，在车身模型1上施加相应的加速工况。
1)设置响应点
设置的响应点包括振动响应点和噪声响应点，振动响应点包括方向盘响应点、加速踏板响应点和座椅导轨响应点，噪声响应点为驾乘人员的耳朵处声压级。
2)施加加速工况
将发动机排气系统对应阶次下发动机不同转速时，测试的各激励点处的载荷形成的数据导入分析软件中，对车身模型1进行加载。
步骤5：分析计算，获取响应曲线。
利用分析软件对加载后的车身模型1进行有限元分析，得到振动响应曲线和噪声响应曲线。其中的振动响应曲线包括方向盘响应点、加速踏板响应点和座椅导轨响应点的3种振动响应曲线，每种振动响应曲线的下横坐标为发动机转速PRM(r/min)，上横坐标可设置两个或两个以上，为不同阶次下的频率Freq(Hz)，纵坐标为速度、加速度或位移。其中的噪声响应曲线为阶次分析频谱图，其下横坐标为发动机转速PRM(r/min)，上横坐标可设置两个或两个以上，为不同阶次下的频率Freq(Hz)，纵坐标为驾乘人员的耳朵处的A计权声压级(dB)，其中
其中n为阶次，n＝1，2，3……
根据响应曲线的峰值与目标曲线之间的大小，为找出振动和噪声数据不能满足性能目标要求的因素提供参考依据。
综上，本发明通过创建简单的车身模型，根据加速载荷传递路径在车身模型上施加激励点，缩短了模型创建周期，保证了整车加速分析正常、高效进行，缩短了新车型的开发周期，采用阶次分析法分析加速工况下的噪声响应，提高了分析结果的可靠性。
以上所述，只是用图解说明本发明的一些原理，本说明书并非是要将本发明局限在所示所述的具体结构和适用范围内，故凡是所有可能被利用的相应修改以及等同物，均属于本发明所申请的专利范围。
Claims (9)
1.一种整车加速振动噪声的分析方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：构建去除发动机总成和底盘总成的车身模型；
步骤2：根据加速载荷传递路径，在车身模型上施加激励点；
步骤3：实车测试加速工况下各激励点的载荷；
步骤4：设置车身模型的响应点，在车身模型上施加加速工况；
步骤5：分析计算，获取响应曲线。
2.根据权利要求1所述的整车加速振动噪声的分析方法，其特征在于：所述步骤2中在车身模型上施加的激励点包括发动机悬置安装点、发动机排气管吊钩安装点、前悬架系统安装点和后悬架系统安装点。
3.根据权利要求2所述的整车加速振动噪声的分析方法，其特征在于：所述前悬架系统安装点包括前控制臂安装点和前减震器安装点，所述后悬架系统安装点包括后控制臂安装点和后减震器安装点。
4.根据权利要求1所述的整车加速振动噪声的分析方法，其特征在于：所述步骤3中的加速工况包括在发动机排气系统的多个阶次下发动机转速从低速到高速的过程。
5.根据权利要求4所述的整车加速振动噪声的分析方法，其特征在于：所述发动机排气系统的多个阶次为发动机运行的前4个或5个阶次。
6.根据权利要求4所述的整车加速振动噪声的分析方法，其特征在于：所述步骤4中将发动机排气系统对应阶次下发动机不同的转速时，测试的各激励点处的载荷作为数值模拟时不同的加速工况。
7.根据权利要求4所述的整车加速振动噪声的分析方法，其特征在于：所述步骤4中设置的响应点包括振动响应点和噪声响应点。
8.根据权利要求7所述的整车加速振动噪声的分析方法，其特征在于：所述振动响应点包括方向盘响应点、加速踏板响应点和座椅导轨响应点，所述噪声响应点为驾乘人员的耳朵处声压级。
9.根据权利要求1所述的整车加速振动噪声的分析方法，其特征在于：所述步骤5中经过分析计算后得到的是振动响应曲线和噪声响应曲线。
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