模态试验研究对解决汽车振动问题应用

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1、模态试验研究对解决汽车振动问题应用摘要:针对某车辆在行驶试验时，在车速57km/h时出现低频5.4Hz的驾驶室异常振动的现象，振动形式为俯仰振动,人体乘坐舒适性主观感觉很差。先后采用多种常规振动分析试验方法对该车进行振动分析，也未能分析出引起驾驶室异常振动的原因。最后对该车的车架和驾驶室进行模态试验分析，分析判断得出该车在行驶时驾驶室异常振动的频率与频率接近，由此判断该车驾驶室异常振动是由引起的。根据试验分析结果，文章最后并对某车问题的改进方案综合评价后提出了合理的改进方案。关键词：模态分析；驾驶室异常振动；模态参数；车架整体一阶弯曲；乘坐舒适性等。中

2、图分类号:U462文章标识码：A文章编号:1005-2550(2012)02-0000-00引言随着人们对汽车NVH(噪声、振动和乘坐的舒适性)等动态性能的要求程度越来越高，据权威部门调查“NVH的好坏是顾客购买汽车的一个非常重要的因素，在所有顾客不满意的问题中，约有1/3是与NVH有关，约1/5的售后服务与NVH有关”，但是汽车在运行过程中，时刻都在承受着机械运动等动态负荷，这就要求汽车研发人员在研发时必须保证汽车在动态负荷中的舒适性以及汽车不致损坏。因此，如何运用好试验测试方法和工具，为研发相关部门提供可靠的数据依据和建议,研发出舒适性水平较高的汽

3、车成为研发试验人员面临的首要任务。解决汽车NVH动态性能问题，就必须了解汽车结构的动态分析，是汽车研发过程中的最基本和最重要的环节，而在解决汽车振动问题的众多试验方法中，模态试验分析是解决结构动态特性的重要方法，也是结构系统诸多动态行为研究和判断的依据，此外，我们研究的随机振动分析，频率域反应分析等，均需应用模态分析的结果作为基础数据。因此，模态试验分析能在汽车早期开发过程中及时发现汽车存在的问题，为提高汽车整车的NVH动态性能指明了方向。1、通过常规试验进行振动来分析某车驾驶室的异常振动针对某车在做整车性能试验时，在A级沥青路面和国家公告载荷状态下，

4、在20〜62km/h车速范围内，驾驶室存在5〜7Hz的异常振动且振动形式为俯仰振动，在车速57km/h（低频5.4Hz）时驾驶室异常振动的幅度最大,人体主观感觉极不舒适且不能接受。因为该车驾驶室异常振动为低频振动，所以根据以往的经验分析判断可以排除发动机旋转激励和传动轴旋转激励的影响。为了进一步分析导致该车驾驶室低频异常振动的原因，从车轮总成和底盘悬架系统查找原因。该车载荷分布示意图见图lo1.1换装合格的新子午胎车轮总成后进行乘坐舒适性主观评价振动测量及分析某车换装新子午胎车轮总成后，从主观评价、测量结果和频谱分析来看，乘坐舒适性人体主观感觉仍不能接

5、受，在57km/h时驾驶室异常振动没有得到改善，且各测点的振动主频没有变化。因此，从车轮总成上无法分析得出引起驾驶室异常振动的原因。1.2在换装合格的新子午胎车轮总成的基础上，降低前两桥钢板弹簧刚度（原车板簧刚度2004N/cm更换为1680N/cm,板簧阻尼比原车增大100%）后，进行乘坐舒适性主观评价、振动测量及分析。在换装合格的新子午胎车轮总成的基础上，降低前两桥板簧刚度后，从主观评价、测量结果和频谱分析来看，乘坐舒适性人体主观感觉仍不能接受，在57km/h车速下驾驶室异常振动没有明显改善，驾驶室前悬Z向的振动减小了12%左右,在57km/h时驾

6、驶室前悬置的振动主频为5.2Hz,驾驶室异常振动频率基本上没有变化。因此，从该车的底盘悬架系统上无法分析出引起驾驶室异常振动的原因。2.模态试验分析及应用因为该车驾驶室异常振动为低频振动，所以可以排除发动机和传动轴的影响因素，通过换装车轮总成和降低前两桥板簧刚度后，仍无法分析判断出引起驾驶室异常振动的原因。为进一步查清引起驾驶室异常振动的原因，应用模态试验分析方法对该车进行整车（车架和驾驶室）模态试验。2.1模态试验分析目的振动模态是弹性结构固有的、整体的特性。如果通过模态分析方法搞清楚了结构物在某一易受影响的频率范围内各阶主要模态的特性，就可能预言结

7、构在此频段内在外部或内部各种振源作用下实际振动的响应。因此,模态分析是结构动态设计及故障诊断的重要方法，是提供研究各种实际结构振动的一条有效途径，在设计的早期阶段避免共振的发生。通过上述常规的振动试验分析，仍然无法查找出引起某车驾驶室在低频5.4Hz处异常振动的原因。根据以往的工作经验，初步判断该车出现的振动问题（驾驶室低频振动且振动形式为俯仰振动）与其车架有关，基于上述对该车驾驶室异常振动的试验分析和判断，为进一步查找原因对该车进行整车（车架和驾驶室）模态试验，试验时产生的频率范围为广40Hzo2.2模态试验原理及应用2.2.1模态试验原理【1】结构

8、模态的意义，可解释成一种自由运动的变位分布方式。在不考虑材料阻尼所形成的能量耗散且无外力干扰的