基于传递函数的整车定置振动分析.pdf

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1、基于传递函数的整车定置振动分析AnalysisofVehiclestationaryvibrationbasedontransferfunction摘要：定置工况下汽车的振动是由发动机的各个激励经由传递路径抵达目标位置后叠加而成的。基于该观点，本文提出了定置工况下整车振动的计算方法。其中，应用有限元方法获取结构的传递函数，以发动机的激励为输入，通过载荷与传递函数的乘积得到响应量，将各响应叠加得到车内目标位置的总响应量。本方法可有效地用于车辆的NVH性能开发中。关键词:传递函数、振动灵敏度、整车振动Abstract:Vehiclevibra

2、tionatstationaryconditionisexcitedbyeachofengineload,superimposeduponthetargetpositionthroughtransferpaths.Thenumericalmethodforvehiclevibrationresponseisintroducedbasedonthistheory.Intheprocedure,transferfunctionsareobtainedbyusingfiniteelementmethod,andtheengineloadisus

3、edasinput.Eachresponseisobtainedbymultiplyingengineloadwithtransferfunction.Theyarethensuperimposedtoobtainthetotalresponse.ThismethodcanbeeffectivelyusedinthevehicledevelopmentofNVHperformance.Keywords:TransferFunction;VibrationSensitivity;VehicleVibration1概述近年来，随着人们对乘坐舒

4、适性要求的不断提高，驾驶室内的振动噪声问题越来越多地引起人们的重视。方向盘、座椅及脚踏板等部件的振动与顾客的感受直接相关，是乘客能感受到的整车NVH性能的重要指标。汽车内部振动和噪声现象，往往是由发动机、路面冲击等多个激励经由不同的传递路径抵达目标位置后叠加而成的。本文主要研究定置工况下的车内振动，该工况下车内振动完全由发动机的激励而产生，响应点的振动与激励载荷及载荷传递路径的传递灵敏度成正比。当转速为怠速时，通过对车身关键点的振动的计算分析，可预测车辆的怠速振动性能及有针对性地进行相关改进优化。2发动机的激励载荷车辆行驶在平坦的路面上或

5、怠速运转时，只有发动机本身是主要激振源．发动机激励可分为惯性激励和燃烧激励。惯性激励包括X、Y、Z三个方向的惯性力及Tx、Ty、Tz三个惯性力矩及动力传动系统的不平衡力。燃烧激励为气缸的燃烧力矩。本文中只考虑了发动机的惯o性力和燃烧力矩。惯性力和惯性力矩的周期都是360曲轴转角，燃烧压力则不同，其周期与o发动机冲程形式有关，四冲程发动机的周期为720曲轴转角。对四冲程发动机，一般常将周o期定为１转，也就是360曲轴转角，因此产生了半阶振动频率0.5*ω。发动机的惯性力可以通过计算获得，燃烧力矩在测试获取燃烧压力后计算处理得到。发动机的激励

6、激发车身的振动，即在目标位置产生振动响应。3传递函数的基本理论及实现方法粘性阻尼多自由度系统的平衡方程式为：[]M{}&x&+[]C{x&}+[]K{}{}x=f其中，[]M、[]C、[]K、{}f(t)和{x(t)}分别为质量矩阵、阻尼矩阵、刚度矩阵、力向量和响应向量。将这个时间域的矩阵方程进行拉氏变换，并且假设初始位移和初始速度为零，则得：2(s[M]+s[C]+[K]){X(s)}={F(s)}式中s为拉氏变换因子即：[]Z(s){}X(s)={}F(s)式中[Z(s)]为动刚度矩阵。由传递函数矩阵[H(s)]的定义：{X(s)}=

7、[H(s)]{F(s)}−1得：[H(s)]=[Z(s)]如对振动平衡方程进行傅氏变换，则可得频率响应函数H(ω).对实际的振动系统来说，傅氏域内的频响函数H(ω)和拉氏域内的传递函数H(s)有着相同的信息，因此我们可用频响函数来代替传递函数.实际应用中，可以用有限元分析软件（如nastran）计算出发动机处单位载荷激励下的目标位置的频率响应函数，作为最后响应计算的灵敏度函数。4振动响应的理论计算低频振动的响应值与激励力的大小成比例关系。获得了发动机的激励载荷及传递路径的灵敏度函数后，可计算目标位置的响应量如下：某转速某一阶次某方向的响应

8、：6iαiβiχiδRk=∑Fnen*Snen+Tce*Scecn=1,2,Λ6n=1式中，R为某转速第k阶激励产生的某方向的响应；F为发动机的激励载荷，S为与knn激励方向一致的响应灵敏度函