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電動汽車懸置高頻動剛度測試關鍵技術點

2020-04-13 11:05:33·  來源:懿朵科技  
 
摘要:懸置動剛度對動力總成隔振和車內(nèi)結構聲傳遞有著重要作用。電動車與燃油車相比,車內(nèi)噪聲階次更高,關注的結構聲頻率高達1500Hz以上。懸置高頻動剛度測試臺
摘要:懸置動剛度對動力總成隔振和車內(nèi)結構聲傳遞有著重要作用。電動車與燃油車相比,車內(nèi)噪聲階次更高,關注的結構聲頻率高達1500Hz以上。懸置高頻動剛度測試臺架需要進行專門設計以滿足測試要求。
 
1、 為什么需要關注懸置的高頻動剛度?
動力總成系統(tǒng)產(chǎn)生的振動和噪聲通過結構和空氣兩種路徑傳到車內(nèi)。很多情況下,即使動力總成近場噪聲很小,車內(nèi)仍然可以明顯感知到高頻噪聲,此時就需要考慮結構路徑傳遞的貢獻。
 
以美國某新能源車型為例,傳遞路徑測試得到車內(nèi)空氣聲與結構聲的貢獻如圖1所示。
 
圖1 某車型加速過程結構聲與空氣聲對比
對比加速過程中車內(nèi)平均聲壓級,如圖2所示:
 
圖2 美國某純電車型結構聲與空氣聲對比
通過上圖可以看出,結構聲有可能成為車內(nèi)噪聲主要的傳遞路徑。
對于傳統(tǒng)燃油車,主要關注發(fā)動機點火階次,橡膠懸置動剛度測試一般頻率范圍在600Hz以下。而對電動車來說,以常見8極48槽電機為例,8階激勵頻率范圍達到1500-2000Hz以上,因而需要關注其在更高頻段上的動剛度特性。
通過測試懸置隔振率可以大致得到懸置的動態(tài)特性。圖3為某車型的隔振率測試結果。從圖中可以看出,在100-500Hz頻率范圍,隔振率在20-35dB;在600-1000Hz頻率范圍,隔振率在0-5dB。
在500Hz以上,懸置隔振率嚴重不足,這主要是由于以下兩方面原因:一是懸置橡膠本身內(nèi)部存在共振(頻率范圍通常是500-1000Hz);二是由于懸置支架的彈性模態(tài)。因此在設計懸置時,一方面要實現(xiàn)支架結構緊湊,提高模態(tài)頻率;另一方面也要考慮到避免懸置支架模態(tài)與懸置橡膠本體模態(tài)的耦合。
 
圖3 懸置隔振率曲線
2、 高頻動剛度測試的關鍵技術點
(1). 臺架結構設計關鍵點
臺架總體布局如圖4所示:
 
圖4 高頻動剛度臺架結構示意
橡膠懸置樣件通過設計支架與臺架進行固定和連接。為保證高頻測試中不引入其他模態(tài),設計支架要求在3000Hz以內(nèi)無固有頻率。針對具體測試樣件要分別進行仿真分析和試驗測試,對臺架有效頻率范圍進行驗證。左圖為臺架安裝支架的仿真分析,第一階彈性模態(tài)大于3000Hz。右圖為測試支架上加載力與底座反作用力的傳遞函數(shù),結果在1500Hz以內(nèi)無峰值存在。
 
圖5 模態(tài)和頻率驗證
(2). 載荷的加載方式關鍵點
由于測試中施加的靜載和動載會影響動剛度測試結果,試驗臺對靜載和動載施加的幅值和頻率進行控制。
低頻動剛度測試中使用的液壓機構在1000Hz以內(nèi)存在固有頻率,不能滿足高頻測試要求。測試中需要用電動激振器來實現(xiàn)動態(tài)加載,并用位移傳感器進行控制,模擬電驅(qū)動系統(tǒng)動態(tài)激勵。另外臺架還能夠根據(jù)需要施加不同方向的動態(tài)激勵,測試得到3個方向(X、Y、Z)動剛度。
橡膠懸置實際工作狀態(tài)下會受到重力和扭矩的作用,因此測試中需要同時施加兩個方向的靜態(tài)預載(垂向和橫向)。
 
圖6 加載示意圖
(3). 測試過程關鍵點
測試過程按照以下步驟進行:
 
(4). 測試結果展示與分析關鍵點
實測某動剛度曲線如圖7所示:
 
圖7 某懸置實測動剛度曲線
從上圖可以看出,懸置高頻動剛度有以下特點:
(a)橡膠懸置由于內(nèi)部產(chǎn)生共振,動剛度增加,導致傳遞力增大。通常橡膠第一階模態(tài)頻率在500 Hz和1300 Hz之間。
(b)從300Hz到1000Hz,動剛度變化在4-8倍以上。
3、 動剛度測試數(shù)據(jù)應用
(1)根據(jù)動剛度測試結果評估懸置實際工作狀態(tài)下是否滿足設計指標要求,為滿足隔振量20dB的要求,懸置支架動剛度要大于橡膠懸置10倍以上。
 
圖8 某實測懸置支架動剛度曲線
(2)在整車仿真中,利用動剛度測試結果建立橡膠懸置等效模型。通過仿真計算車內(nèi)高頻振動噪聲響應,評估和分析懸置動剛度影響并進行優(yōu)化。
 
圖9橡膠懸置仿真模型
(3)建立懸置動剛度數(shù)據(jù)庫,在整車前期開發(fā)中制定合理的動剛度目標值,指導設計懸置支架以及車身安裝點結構,從而提高開發(fā)效率。
 
圖10 某電動車懸置布置設計
1、 高頻動剛度測試臺架:懿朵科技聯(lián)合法國VibraTec為客戶提供多方向高頻動剛度測試臺架的搭建與銷售
2、 高頻動剛度測試:懿朵科技聯(lián)合法國VibraTec為客戶提供高頻動剛度測試服務工作
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