陈华 丰云秀
长安汽车股份有限公司汽车工程研究总院CAE工程所 重庆 401120
摘要:副车架是影响汽车舒适性的重要因素之一。为了使副车架不与发动机产生共振,其一阶模态频率必须高于发动机引起的2谐次激励频率。本文以某轿车副车架为研究对象,运用HyperWorks分析并优化一阶模态使其满足目标值,降低产生振动噪声的风险。
关键词:副车架,共振,模态
0概述
汽车底盘性能主要是舒适性和操控性两大主题,而副车架又是影响这两大性能的重要因素之一。副车架通过接附点与车身连接,并通过安装在其上的悬置支架与发动机连接,所以副车架主要作用是阻隔路面及发动机产生的振动,避免其直接进入车厢。
由于大多数轿车前后悬置支架都是安装在副车架上,所以副车架模态直接决定着前后悬置支架模态。为了避免副车架与悬置支架在发动机激励下与发动机产生共振,副车架与悬置支架第一阶模态频率需高于发动机产生的2谐次惯性激励频率。以4缸发动机为例,运动部件产生的惯性激励频率为:
式中为发动机曲轴转速,Q为比例系数,一谐次不平衡激励Q=1,二谐次不平衡激励Q=2,依次类推。若发动机最高转速为6000rpm,则其产生的2谐次激励频率为200Hz。
本文以某轿车的副车架为例,分析并优化其一阶模态频率,使之满足200Hz的目标值。
1基于副车架的模态分析理论
不考虑外力和阻尼的自由振动系统Laplace方程如:
2原始模型模态分析
2.1网格划分
将某轿车副车架及副车架上悬置支架的CATIA模型导入HyperMesh中,进行几何清理和网格划分。由于副车架及悬置支架是薄壁件,所以采用Shell单元,平均尺寸大小为5mm,焊缝采用RBE2刚性连接。有限元模型如图1所示。