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汽車散熱器總成對NVH 的影響分析
2021-09-12 12:35:19· 來源：汽車NVH云講堂
由公式得出振動傳遞率曲線如圖4 所示，從曲線可以看出只有當(dāng)頻率比ω/ωn 大于√2時，才有隔振效果，且隨著λ?增加，隔振效果也逐漸增大。根據(jù)上述要求，散熱器剛體模態(tài)應(yīng)ωn小于ωj/√2，計算散熱器軟墊的總剛度要求如下，k 為四個軟墊的并聯(lián)剛度之和。
2.2 散熱器軟墊的振動傳遞率要求
汽車散熱器通過軟墊連接于車身，散熱器軟墊及車身側(cè)剛度和散熱器連接支架剛度共同組成系統(tǒng)如圖5 所示。
散熱器主動端支架、散熱器軟墊與車身被動端共同組成振動傳遞系統(tǒng)簡化如圖6 所示。
以上振動傳遞系統(tǒng)，振動從主動端支架傳遞到隔振器，再傳遞到被動端支架，定義振動傳遞率T 是有隔振器時傳到被動端的力fb1與無隔振器傳到被動端的力fb2的比值，其計算公式為
計算得到振動傳遞率T 和被動端支架剛度Kb，主動端支架剛度Ke以及散熱器軟墊剛度Kr的公式如下
從公式上看，懸置隔振效果取決于系統(tǒng)的總剛度：
（一）當(dāng)無隔振器Kr時，主被動端的加速度值應(yīng)相同；
（二）當(dāng)Kb和Ke的剛度值是橡膠剛度Kr的5 倍時，有隔振器傳遞的力是無隔振器傳遞的力的0.29 倍，此時振動傳遞率為10.75dB，按此計算我們可以得到表1。
從表1 中可看出，為了保證散熱器軟墊有足夠的隔振率，應(yīng)控制Ke/Kr 和Kb/Kr，也就是控制散熱器軟墊車身安裝點(diǎn)的動剛度和散熱器側(cè)動剛度與散熱器軟件剛度的比值，可根據(jù)散熱器激勵情況，散熱器安裝點(diǎn)到車內(nèi)的VTF 等因素綜合考慮。
3 散熱器總成剛體模態(tài)對整備車身模態(tài)的影響
3.1 二自由度無阻尼系統(tǒng)的特征值計算
二自由度無阻尼系統(tǒng)如圖7 所示，m1和m2分別為二自由度系統(tǒng)的兩個質(zhì)量，連接剛度分別為k1，k2和k3，其特征值ω1和ω2的計算方程為公式（7）。
式中：K11=K1+K2,K22=K2+K3,K12=K21=-K2
3.2 散熱器總成剛體模態(tài)對整備車身模態(tài)的
影響在整備車身模型中，散熱器和整備車身可簡化為二自由度系統(tǒng)如圖8，其中：散熱器總成質(zhì)量為m2，散熱器總成與車身連接軟墊的總剛度為k2，整備車身一階彎曲模態(tài)的模態(tài)質(zhì)量為m1，整備車身一階彎曲模態(tài)的模態(tài)剛度為k1。其兩階模態(tài)頻率分別f1和f2。
散熱器質(zhì)量及散熱器總成與車身連接軟墊的剛度所組成的單自由度系統(tǒng)如圖9 所示。散熱器系統(tǒng)剛體模態(tài)f3為
通過二自由度系統(tǒng)特征值公式（7）計算系統(tǒng)模態(tài)頻率f1=ω1/2π，f2=ω2/2π。f1，f2和f3三階模態(tài)頻率隨散熱器軟墊剛度k2的變化關(guān)系如圖10 所示。
從圖10 中可以看出隨著散熱器軟墊剛度的提升，整備車身和散熱器總成系統(tǒng)的模態(tài)f1、f2不斷變化。主要分為以下三個區(qū)：
（一）剛度控制區(qū)
當(dāng)散熱器軟墊剛度k2較低時，散熱器對整備車身模態(tài)表現(xiàn)為剛度主要作用，散熱器在整備車身安裝時所表現(xiàn)的模態(tài)同散熱器系統(tǒng)接地時Z 向剛體模態(tài)k3基本一致，此時，散熱器剛體模態(tài)和整備車身一階彎曲模態(tài)為解耦狀態(tài)，散熱器剛體模態(tài)對整備車身模態(tài)影響較低。
（二）模態(tài)耦合區(qū)
當(dāng)散熱器軟墊剛度逐漸增加，進(jìn)入模態(tài)耦合區(qū)，在此區(qū)域，散熱器剛體模態(tài)與整備車身一階彎曲模態(tài)相互作用，相互影響，此時系統(tǒng)模態(tài)識別的兩階模態(tài)振型均表現(xiàn)為彎曲模態(tài)。在設(shè)計過程中，如果整備車身一階彎曲模態(tài)無法避頻，可采用模態(tài)耦合區(qū)控制，將散熱器剛體模態(tài)視為動力吸振器，調(diào)整整備車身一階彎曲模態(tài)。
（三）質(zhì)量控制區(qū)
當(dāng)散熱器軟墊剛度f2增加到一定程度時，散熱器對整備車身模態(tài)表現(xiàn)為質(zhì)量主要作用，此時，整備車身一階彎曲模態(tài)識別公式（9），整備車身一階彎曲模態(tài)由于散熱器質(zhì)量的影響而降低。
從上述討論可以看出，在項目初期設(shè)計過程中，根據(jù)分析的具體情況，通過調(diào)節(jié)k2將散熱器剛體模態(tài)控制在合理的區(qū)域內(nèi)。
4 散熱器激勵的模態(tài)避頻
4.1 模態(tài)分布表
汽車各個系統(tǒng)是互相連接在一起的，相連接的系統(tǒng)的模態(tài)一定要分開，否則它們之間會發(fā)生模態(tài)耦合，當(dāng)有激勵存在時，會因為模態(tài)耦合導(dǎo)致響應(yīng)放大。在設(shè)計過程中，散熱器總成的剛體模態(tài)需和其他系統(tǒng)模態(tài)進(jìn)行合理避頻。
同時，這些模態(tài)也要和汽車的各個激勵頻率分開，以避免共振。因此需要制定模態(tài)分布表。在整車開發(fā)過程中，整車模態(tài)頻率分布表指導(dǎo)各個系統(tǒng)的設(shè)計，調(diào)節(jié)各個系統(tǒng)的關(guān)系，即其中一個系統(tǒng)的頻率發(fā)生變化的時候，就必須根據(jù)這張表來調(diào)整與之相連的系統(tǒng)的模態(tài)頻率。模態(tài)頻率規(guī)劃表與整車噪聲與振動目標(biāo)一起成為汽車噪聲設(shè)計最重要的指南[2]。
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