NVH-CAE介绍及NVH-CAE工作汇报

长安汽车（集团）有限责任公司NVH-CAE介 绍 及 长 安 在 NVH开发 中 CAE的 应 用报告人：庞剑材料准备：庞剑、周建文、张磊、李静波、陈琳时 间：2009年03月20日 长安汽车（集团）有限责任公司专家：庞剑、蓝军、许春铁 长安汽车（集团）有限责任公司2. 发 动 机 NVH-CAE3. 动 力 总 成 悬 置 系 统 NVH-CAE4. 动 力 传 动 系 统 NVH-CAE5. 进 气 系 统 与 排 气 系 统 NVH-CAE6. 路 面 -轮 胎 及 悬 架 NVH-CAE7. 整 车 NVH-CAE 长安汽车（集团）有限责任公司1. 车 身 整 体 模 态 分 析2. 部 件 模 态 分 析3. IPI（ 接 附 点 动 刚 度 ） 分 析4. NTF（ 噪 声 传 递 函 数 ） 分 析2. 发 动 机 NVH-CAE3. 动 力 总 成 悬 置 系 统 NVH-CAE4. 动 力 传 动 系 统 NVH-CAE5. 进 气 系 统 与 排 气 系 统 NVH-CAE6. 路 面 -轮 胎 及 悬 架 NVH-CAE7. 整 车 NVH-CAE 长安汽车（集团）有限责任公司车身整体模态NVH-CAE 在 详 细 设 计 阶 段 ， 采 用 有 限 元 方 法 对 白 车 身 、 TB进 行 模 态分 析 找 出 车 身 设 计 的 薄 弱 点 ， 并 提 出 优 化 建 议 ， 达 到 车 身 模 态目 标 值 ， 避 开 发 动 机 怠 速 波 动 频 率 区 间 （ 二 阶 ） 。 长安汽车（集团）有限责任公司针 对 车 身 重 要 的 部 件 ， 设 定 目 标 值 ， 根 据 计 算 结 果 ， 提 出 优化 建 议 ， 达 到 部 件 模 态 目 标 值 ， 避 免 怠 速 共 振 等 NVH隐 患 。车身局部模态NVH-CAE 长安汽车（集团）有限责任公司IPI（接附点动刚度）分析车 身 接 附 点 动 刚 度 关 注 车 身 与 底 盘 、 动 力 总 成 的 安 装 点 动 刚 度 特 性 。 通 过 对 车 身 接 附 点 的动 刚 度 进 行 控 制 ， 可 以 避 免 动 力 总 成 和 路 面 的 激 励 产 生 的 振 动 在 接 附 点 被 放 大 。 志翔 长安汽车（集团）有限责任公司对 于 车 身 接 附 点 没 有 满 足 动 刚 度 设 定 目 标 值 的 频 段 采 用 直 接 激 励 法 计 算 车 身 加 速 度 响 应 和应 变 能 分 布 ， 找 出 薄 弱 区 域 进 行 优 化 。IPI（接附点动刚度）分析 长安汽车（集团）有限责任公司NTF（噪声传递函数）分析NTF（ 噪 声 传 递 函 数 ） 关 注 底 盘 和 动 力 总 成 与 车 身 接 附 点 激 励 引 起 的 车 内 驾 驶 员 或 乘 员 耳 侧声 压 响 应 ， 可 以 考 察 车 身 结 构 对 车 内 噪 声 的 敏 感 特 性 。 长安汽车（集团）有限责任公司对 通 过 NTF计 算 得 到 峰 值 频 段 ， 可 以 通 过 考 察 与 车 内 声 腔 耦 合 面 的 贡 献 量 判 断 引 起 峰 值 的 主要 结 构 板 件 ， 进 一 步 进 行 优 化 。NTF（噪声传递函数）分析 长安汽车（集团）有限责任公司2. 发 动 机 NVH-CAE3. 动 力 总 成 悬 置 系 统 NVH-CAE4. 动 力 传 动 系 统 NVH-CAE5. 进 气 系 统 与 排 气 系 统 NVH-CAE6. 路 面 -轮 胎 及 悬 架 NVH-CAE7. 整 车 NVH-CAE 1. 激 励 源 分 析2. 结 构 分 析 长安汽车（集团）有限责任公司 针 对 机 械 噪 声 产 生 机 理 ， 将 分 析 工 作 内 容 分 为 激 励 源 分 析 和 结 构 分 析 两 部分 。 p 零 部 件 级 分 析 ：n 缸 盖 振 动 分 析n 缸 体 振 动 分 析 n 薄 壁 罩 壳 振 动 分 析n 发 动 机 及 附 件 支 架 分 析p 系 统 级 分 析 ： n 动 力 总 成 分 析p 曲 轴 系 振 动 分 析p 活 塞 激 励 分 析p 配 气 机 构 分 析p 正 时 系 统 振 动 分 析激 励 源 分 析 结 构 分 析 长安汽车（集团）有限责任公司分 析 目 的 ： 优 化 曲 轴 系 动 力 学 特 性 ，降 低 动 力 总 成 激 励 。 方 法 描 述 ： 运 用 MBD分 析 方 法 ，考 虑 轴 承 EHD 关 注 结 果 ： 曲 轴 系 扭 振 状 况 、 主轴 承 载 荷 、 进 行 TVD参 数 优 化 、 飞轮 动 态 特 性 。简化曲轴系模型多体动力学分析 动力学结果判定曲 轴 系 振 动 分 析激 励 源 分 析 长安汽车（集团）有限责任公司分 析 目 的 ： 优 化 活 塞 敲 击 激 励 ， 降低 活 塞 敲 击 载 荷 。 方 法 描 述 ： 考 虑 冷 、 热 载 荷 对 活塞 和 缸 套 型 线 的 影 响 ， 结 合 FE和MBD进 行 分 析 关 注 结 果 ： 活 塞 侧 倾 角 、 活 塞 与缸 套 接 触 力 。活塞热变形分析缸套装配和热分析 多体动力学分析动力学结果判定活塞、缸套型线提取激 励 源 分 析活塞激励分析 长安汽车（集团）有限责任公司 Intake side Exhaust side 分 析 目 的 ： 凸 轮 型 线 优 化 、 弹 簧 刚度 优 化 、 飞 脱 和 反 跳 研 究 、 降 低 配气 机 构 载 荷 。 方 法 描 述 ： FE与 MBD方 法 的 结 合 ，对 整 个 配 气 机 构 进 行 分 析 关 注 结 果 ： 气 门 落 座 力 、 弹 簧 接触 力 、 凸 轮 轴 承 力 。部分零部件刚度分析凸轮型线获取多体动力学分析动力学结果判定配 气 机 构 分 析激 励 源 分 析 长安汽车（集团）有限责任公司分 析 目 的 ： 链 条 和 皮 带 传 动 特 性 分析 ， 正 时 激 励 优 化 。 方 法 描 述 ： 使 用 基 于 MBD的 分 析方 法 。 关 注 结 果 ： 张 紧 器 接 触 力 、 皮 带运 动 轨 迹 、 进 排 气 轮 角 速 度 、 齿 间啮 合 力 。前端正时参数输入多体动力学分析 动力学结果判定Tensioner Accelerations whine! 3000 rpm020406080100120140160Acceleration m/s2 0 10 20 30 400102030405060708090Acceleration m/s2 0 10 20 30 40Engine Order -050100150200250300Acceleration m/s2 0 10 20 30 40MeasurementSimulation Fbearing,cam Resultant Bearing Force (1st Bearing Intake CS)050100150200250300350400450Force Fluctuation N 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90Engine Order - n4500n1000Resultant Bearing Force (1st Bearing Crankshaft)050100150200250300350400450Force Fluctuation N 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90n4500n1000Fbearing,crank Bearing Forces 激 励 源 分 析 正 时 系 统 振 动 分 析 长安汽车（集团）有限责任公司分 析 目 的 ： 基 于 标 准 的 发 动 机 激 励 ，对 缸 盖 进 行 强 迫 振 动 分 析 ， 与 参 考 标准 进 行 比 较 ， 判 断 其 NVH性 能 ， 并优 化 薄 弱 处 方 法 描 述 ： 基 于 NVH数 据 库 和 FE方法 的 仿 真 分 析 关 注 结 果 ： 模 态 频 率 、 表 面 速 度 级 、声 功 率 贡 献 量缸盖FE建模缸盖模态分析缸盖频响计算 及结果评判缸 盖 振 动 分 析零 部 件 级 结 构 分 析 长安汽车（集团）有限责任公司分 析 目 的 ： 基 于 标 准 的 发 动 机 激 励 ，对 缸 体 进 行 强 迫 振 动 分 析 ， 与 参 考 标准 进 行 比 较 ， 判 断 其 NVH性 能 ， 并优 化 薄 弱 处 方 法 描 述 ： 基 于 NVH数 据 库 和 FE方法 的 仿 真 分 析 关 注 结 果 ： 模 态 频 率 、 表 面 速 度 级 、声 功 率 贡 献 量缸体FE建模缸体模态分析缸体频响计算 及结果评判缸 体 振 动 分 析零 部 件 级 结 构 分 析 长安汽车（集团）有限责任公司分 析 目 的 ： 基 于 标 准 的 发 动 机 激 励 ，对 短 发 动 机 进 行 强 迫 振 动 分 析 ， 评 判各 薄 壁 件 声 功 率 贡 献 量 ， 优 化 薄 弱 处 方 法 描 述 ： 基 于 NVH数 据 库 和 FE方法 的 仿 真 分 析 关 注 结 果 ： 模 态 频 率 、 表 面 速 度 级 、声 功 率 贡 献 量短发动机FE建模短发动机模态分析及结果评判 短发动机频响计算及结果评判薄 壁 罩 壳 振 动 分 析零 部 件 级 结 构 分 析 长安汽车（集团）有限责任公司分 析 目 的 ： 校 核 和 优 化 发 动 机 各 支 架和 附 件 支 架 模 态 频 率 方 法 描 述 ： 基 于 FE方 法 关 注 结 果 ： 模 态 频 率 、 振 型 、 应 变能附件支架模 态分析发动机支架模态分析零 部 件 级 结 构 分 析 发 动 机 及 附 件 支 架 分 析 长安汽车（集团）有限责任公司分 析 目 的 ： 动 力 总 成 整 体 、 局 部 模态 优 化 方 法 描 述 ： 基 于 FE方 法 ， 仿 真 与试 验 结 合 关 注 结 果 ： 动 力 总 成 一 阶 弯 曲 /扭转 模 态 频 率 、 振 型 、 频 率 密 度 ， 发动 机 附 件 局 部 模 态 。变速箱FE建模及模态分析分析与试验结果的比较 模态结果分析及优化动 力 总 成 分 析 -模 态 分 析 /优 化 长安汽车（集团）有限责任公司分 析 目 的 ： 在 已 知 动 力 动 力 总 成 各种 载 荷 的 基 础 下 ， 对 动 力 总 成 NVH性 能 进 行 分 析 和 优 化 方 法 描 述 ： 基 于 FE、 MBD和 BEM方 法 ， 仿 真 与 试 验 紧 密 结 合 。 关 注 结 果 ： 零 件 表 面 速 度 级 、 辐射 声 压 、 支 架 振 动 、 零 件 声 功 率 贡献 量 、 激 励 灵 敏 度 。动力总成模态缩减 动力学分析及结果评判强迫响应分析及结果评判声辐射分析及结果评判动 力 总 成 分 析 -振 动 分 析 /优 化 长安汽车（集团）有限责任公司1. 控 制 动 力 总 成 的 固 有 频 率2. 模 态 频 率 分 布 与 能 量 解 耦3. 动 力 总 成 传 递 到 车 身 振 动 的 衰 减4. 极 限 工 况 下 动 力 总 成 位 移2. 发 动 机 NVH-CAE3. 动 力 总 成 悬 置 系 统 NVH-CAE4. 动 力 传 动 系 统 NVH-CAE5. 进 气 系 统 与 排 气 系 统 NVH-CAE6. 路 面 -轮 胎 及 悬 架 NVH-CAE7. 整 车 NVH-CAE 长安汽车（集团）有限责任公司动力总成悬置系统 悬 置 系 统 是 指 动 力 总 成 （ 包 括 发 动 机 、 离 合 器 及 变 速 器 等 ） 与 车架 或 车 身 之 间 的 弹 性 连 接 系 统 ， 该 系 统 的 好 坏 直 接 关 系 到 发 动 机 与 车体 之 间 的 振 动 传 递 ， 影 响 整 车 的 NVH性 能 。 一 个 好 的 动 力 总 成 悬 置 系 统， 可 以 较 好 地 控 制 发 动 机 本 身 的 激 振 力 向 车 体 部 分 传 递 ， 不 使 底 盘 和车 身 在 发 动 机 工 作 时 产 生 强 烈 的 振 动 和 噪 音 ， 提 高 汽 车 乘 坐 舒 适 性 和使 用 可 靠 性 。 长安汽车（集团）有限责任公司 多体分析模型 动 力 总 成 ： 6自 由 度 刚 体车 体 ： 6自 由 度 刚 体悬 架 弹 簧 ： 试 验 结 果悬 置 力 ： 试 验 结 果 拟 合 的 传 递 函 数 长安汽车（集团）有限责任公司控 制 动 力 总 成 的 固 有 频 率p动力总成的转动惯量p隔振器的位置p隔振器的刚度2ff naturalexcitation 32 长安汽车（集团）有限责任公司 模态频率分布与能量解耦 在 分 析 系 统 刚 体 模 态 时 ， 必 须 考 虑 各 刚 体 模 态 避 开 发 动 机 怠速 的 激 振 带 和 车 体 固 有 频 率 带 ， 重 要 模 态 之 间 必 须 解 耦动力总成模态描述横向纵向垂向俯仰侧倾横摆有阻尼固有频率7.3 8 8.5 12.1 14.9 15.5动力总成纵向解耦率（%）6.4 83.3 2 1 0.8 5.5 动力总成横向解耦率（%）90.4 8.1 0 0 0.9 0.2动力总成垂向解耦率（%）0 1.4 85.7 7 0.1 0.6动力总成侧倾解耦率（%）0.7 0 0 0.9 85.2 4.5动力总成俯仰解耦率（%）0 0.3 12.1 84.6 0.4 1.4动力总成横摆解耦率（%）2.3 6.6 0 5 8.3 78动力总成侧倾/俯仰解耦率（%）0 0 -0.1 -0.8 -1.6 1.9动力总成侧倾/横摆解耦率（%）-0.1 0 0 0.3 -2.2 1.5动力总成俯仰/横摆解耦率（%）0 0.3 -0.1 0.4 -0.4 -6.5 长安汽车（集团）有限责任公司 悬置系统优化u 优 化 问 题 通 过 计 算 机 优 化 多 目 标 优 化 算 法 寻 找 优 化 解u 优 化 程 序 ADAMS/View & iSightu 优 化 变 量 悬 置 件 三 向 静 刚 度 、 液 压 悬 置 损 失 角 、 悬 置 布 置 点u 优 化 目 标 避 开 激 振 频 率 带 、 重 要 刚 体 模 态 解 耦 、 满 足 限 位 要 求 等u 约 束 条 件 工 艺 制 造 约 束 、 位 置 约 束 等 长安汽车（集团）有限责任公司2. 发 动 机 NVH-CAE3. 动 力 总 成 悬 置 系 统 NVH-CAE4. 动 力 传 动 系 统 NVH-CAE5. 进 气 系 统 与 排 气 系 统 NVH-CAE6. 路 面 -轮 胎 及 悬 架 NVH-CAE7. 整 车 NVH-CAE 长安汽车（集团）有限责任公司传动轴系统NVH-CAE传 动 轴 在 发 动 机 转 速 范 围 内 可 能 与 发 动 机 主 要 激 励 频 率 产 生 共 振 ， 可 以 通 过 模 态 计 算 后 添 加 吸振 器 或 安 装 支 架 来 降 低 振 动 幅 值 或 提 高 传 动 轴 模 态 频 率 。 长安汽车（集团）有限责任公司2. 发 动 机 NVH-CAE3. 动 力 总 成 悬 置 系 统 NVH-CAE4. 动 力 传 动 系 统 NVH-CAE5. 进 气 系 统 与 排 气 系 统 NVH-CAE6. 路 面 -轮 胎 及 悬 架 NVH-CAE7. 整 车 NVH-CAE 1. 消 声 元 件 的 传 递 损 失 分 析2. 进 气 口 的 噪 声 分 析3. 排 气 口 的 噪 声 分 析4. 消 声 元 件 的 辐 射 噪 声 分 析5. 排 气 系 统 结 构 振 动 分 析 长安汽车（集团）有限责任公司传 递 损 失 模 拟消 声 元 件 的 传 递 损 失 分 析 长安汽车（集团）有限责任公司进 气 口 的 噪 声 分 析 长安汽车（集团）有限责任公司尾 管 噪 声 模 拟 和 插 入 损 失 计 算排 气 口 的 噪 声 分 析 长安汽车（集团）有限责任公司 排 气 系 统 模 态 分 析 优 化 挂 钩 位 置 排 气 系 统 结 构 振 动 分 析 长安汽车（集团）有限责任公司2. 发 动 机 NVH-CAE3. 动 力 总 成 悬 置 系 统 NVH-CAE4. 动 力 传 动 系 统 NVH-CAE5. 进 气 系 统 与 排 气 系 统 NVH-CAE6. 路 面 -轮 胎 及 悬 架 NVH-CAE7. 整 车 NVH-CAE 1. 轮 胎 特 性 分 析2. 轮 胎 与 路 面 的 摩 擦 噪 声 分 析3. 底 盘 系 统 的 模 态 分 析4. 底 盘 系 统 的 响 应 分 析 长安汽车（集团）有限责任公司通 过 对 底 盘 系 统 进 行 模 态 分 析 ， 可 以 考 察 底 盘 系 统 各 性 能 部 件 参 数 是 否 设 置 合 理 。 在 充 分 考 虑操 稳 性 的 要 求 下 ， 通 过 调 整 性 能 参 数 ， 可 提 高 整 车 NVH性 能 。底 盘 系 统 模 态 分 析 长安汽车（集团）有限责任公司通 过 对 底 盘 系 统 进 行 频 响 分 析 ， 可 以 考 察 底 盘 系 统 对 不 同 频 率 激 励 力 的 响 应 性 能 。 用 于 指 导 针对 NVH性 能 的 底 盘 性 能 参 数 调 校 。底 盘 系 统 频 响 分 析 F d 长安汽车（集团）有限责任公司2. 发 动 机 NVH-CAE3. 动 力 总 成 悬 置 系 统 NVH-CAE4. 动 力 传 动 系 统 NVH-CAE5. 进 气 系 统 与 排 气 系 统 NVH-CAE6. 路 面 -轮 胎 及 悬 架 NVH-CAE7. 整 车 NVH-CAE 1.整车模态分析2.怠速振动响应分析3.加速噪声响应分析4.路面激励噪声响应分析5.风激励噪声分析 长安汽车（集团）有限责任公司整 车 模 态 分 析 是 观 察 整 车 各 个 部 件 在 外 界 激 励 作 用 下 振 动 特 性 的 重 要 手 段 ， 通 过 避 频 ，能 够 有 效 地 避 免 部 件 之 间 的 共 振 以 及 部 件 的 自 振 ， 提 高 NVH性 能 。整 车 模 态 分 析 长安汽车（集团）有限责任公司整 车 怠 速 振 动 性 能 是 重 要 的 NVH性 能 之 一 。 通 过 在 整 车 有 限 元 模 型 中 施 加 怠 速 工 况 下 的 理 论 激励 或 测 试 激 励 可 以 仿 真 计 算 方 向 盘 、 底 盘 等 部 件 的 怠 速 振 动 性 能 ， 以 提 前 发 现 整 车 设 计 中 的 弱点 。怠 速 振 动 响 应 分 析 长安汽车（集团）有限责任公司车 内 加 速 噪 声 性 能 是 最 重 要 的 NVH性 能 之 一 。 通 过 在 整 车 有 限 元 模 型 （ 含 声 腔 ） 中 施 加 加 速 理论 激 励 或 悬 测 试 激 励 可 以 仿 真 计 算 方 向 盘 、 底 盘 等 部 件 的 计 算 噪 声 性 能 ， 以 提 前 预 测 整 车 加 速噪 声 性 能 。加 速 噪 声 响 应 分 析 长安汽车（集团）有限责任公司路 面 激 励 是 产 生 车 内 噪 声 的 重 要 激 励 源 ， 通 过 仿 真 计 算 车 内 噪 声 对 路 面 激 励 的 敏 感 特 性 ， 能 够为 优 化 车 身 和 底 盘 部 件 提 供 方 向 。路 面 激 励 噪 声 响 应 分 析 长安汽车（集团）有限责任公司风 激 励 噪 声 分 析 a)前 座 头 部 位 置 声 压 级b)货 舱 较 低 位 置用统计能量方法预测汽车高速行驶下，由于风激励而产生的噪声 长安汽车（集团）有限责任公司谢 谢 ！