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輪胎力傳遞曲線中各個峰的含義解讀

2022-02-11 22:41:41·  來源：誤入輪胎NVH的釣魚人  作者：羅旭  
　
01、引言我們在OEM配套過程中，主機廠經(jīng)常會以自由懸掛條件下的輪胎胎面中心到輪輞中心的力傳遞率來評價輪胎的隔振能力，試驗執(zhí)行的是GMW14876標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的程序。
01、引言
我們在OEM配套過程中，主機廠經(jīng)常會以自由懸掛條件下的輪胎胎面中心到輪輞中心的力傳遞率來評價輪胎的隔振能力，試驗執(zhí)行的是GMW14876標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的程序。眾所周知，對輪胎輪輞總成進(jìn)行模態(tài)測試得到的FRF曲線中存在多個共振峰，而力傳遞率測試得到的FRF曲線中僅有2-4個峰，如圖1所示，被測結(jié)構(gòu)原本存在的多個共振峰為什么在力傳遞測試曲線中消失了呢？力傳遞曲線中的幾個峰與被測結(jié)構(gòu)的模態(tài)之間存在何種關(guān)聯(lián)呢？下面我們就重點討論這兩個問題。
圖1 模態(tài)和力傳函FRF曲線對比
02、為什么輪胎輪輞總成力傳遞曲線中只有2-4共振峰？
首先需要說明的一點是我們在這里討論的是輪胎輪輞總成以自由懸掛方式進(jìn)行模態(tài)和力傳遞試驗，也就是說輪胎輪輞總成系統(tǒng)是一個完全軸對稱的結(jié)構(gòu)，因此，對于被測結(jié)構(gòu)的各階模態(tài)而言，除了胎面振動的剛體模態(tài)產(chǎn)生的力傳遞到輪輞中心，n>2的高頻彈性體模態(tài)產(chǎn)生的力由于其軸對稱性沒有傳遞給輪輞，即輪輞中心的合力為0，這就是力傳遞曲線中只能觀察到很少的幾個峰的原因，但是這些僅僅對自由懸掛的輪胎-輪輞總成系統(tǒng)是成立的，而對于有負(fù)載輪胎-輪輞總成系統(tǒng)而言，其軸對稱性因接地區(qū)域的變形而被打破，所以對于n>2的高階模態(tài)產(chǎn)生的力也會傳遞給輪輞。
下面我們通過一組模態(tài)試驗的結(jié)果來驗證上述分析，選取一條215/55R16規(guī)格的輪胎裝配上實車商用輪輞以自由懸掛的方式進(jìn)行模態(tài)試驗，觀察其徑向和橫向前6階模態(tài)振型的動態(tài)行為，明確輪胎胎面和輪輞的動態(tài)特性，如圖2所示，從試驗結(jié)果我們可以發(fā)現(xiàn)只有剛體模態(tài)在胎面產(chǎn)生的力會引起輪輞的運動，而其他胎面彈性體模態(tài)振動的力沒有傳遞給輪輞，所以也就不會引起輪輞的運動，同時我們還可以從輪胎輪輞總成系統(tǒng)剛體模態(tài)動態(tài)行為中發(fā)現(xiàn)輪胎與輪輞的運動是反相的。








圖2 輪胎輪輞總成系統(tǒng)模態(tài)的動態(tài)行為
02、力傳遞曲線中的共振峰與被測結(jié)構(gòu)的模態(tài)之間的關(guān)聯(lián)
輪胎輪輞總成力傳遞與模態(tài)FRF曲線中共振峰之間的關(guān)聯(lián)如圖4所示。需要特別說明的是相同輪胎裝配商用輪輞和裝配試驗鋼制輪輞的力傳遞曲線存在明顯差異，從圖3左側(cè)藍(lán)色曲線可以看出裝配商用輪輞的力傳遞曲線在80-120Hz之間存在兩個明顯的共振峰，而裝配試驗輪輞的力傳遞曲線中只能看到1個共振峰（如圖4所示），從模態(tài)試驗結(jié)果進(jìn)行判斷可知裝配試驗輪輞，輪胎徑向錯動階模態(tài)只存在1個，頻率區(qū)間為80-100Hz之間，裝配商用輪輞后，輪胎徑向錯動階模態(tài)存在兩個，頻率區(qū)間為80-120Hz之間，且兩個模態(tài)之間的頻差約10-20Hz。

圖3 輪胎力傳遞和模態(tài)FRF曲線共振峰之間的關(guān)聯(lián)
圖4裝配試驗輪輞力傳遞曲線
實際在給主機廠的配套過程中，我們通常需要裝配商用輪輞進(jìn)行模態(tài)/力傳遞試驗。輪胎胎面到輪輞中心的力傳函曲線中各個共振峰的含義如圖5所示，橫向的第①和第②個峰對應(yīng)的是橫向模態(tài)的0階平動和1階翻轉(zhuǎn)。徑向的前兩個峰都是錯動模態(tài)，在進(jìn)行力傳遞性能評價時，僅關(guān)注傳遞幅值較大的峰值，第②和第③個峰分別是徑向的空腔和冠部彎曲模態(tài)，冠部彎曲模態(tài)可以通過GMW17169方法試驗驗證。需要特別說明的是200Hz對應(yīng)的小共振峰為工頻干擾（見綠色線框），非輪胎輪輞總成的模態(tài)。

圖5力傳遞曲中各共振峰代表
03、結(jié)語
輪胎力傳遞試驗在給主機廠配套過程中經(jīng)常使用，一方面輪胎NVH工程師可以通過它來評價配套輪胎的隔振能力是否滿足主機廠的需求目標(biāo)，另一方面可以用于輪胎NVH問題查找及改善驗證。
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