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電動(dòng)汽車(chē)懸置高頻動(dòng)剛度測(cè)試關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn)

2020-04-13 11:05:33·  來(lái)源：懿朵科技  
　
摘要：懸置動(dòng)剛度對(duì)動(dòng)力總成隔振和車(chē)內(nèi)結(jié)構(gòu)聲傳遞有著重要作用。電動(dòng)車(chē)與燃油車(chē)相比，車(chē)內(nèi)噪聲階次更高，關(guān)注的結(jié)構(gòu)聲頻率高達(dá)1500Hz以上。懸置高頻動(dòng)剛度測(cè)試臺(tái)
摘要：懸置動(dòng)剛度對(duì)動(dòng)力總成隔振和車(chē)內(nèi)結(jié)構(gòu)聲傳遞有著重要作用。電動(dòng)車(chē)與燃油車(chē)相比，車(chē)內(nèi)噪聲階次更高，關(guān)注的結(jié)構(gòu)聲頻率高達(dá)1500Hz以上。懸置高頻動(dòng)剛度測(cè)試臺(tái)架需要進(jìn)行專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)以滿(mǎn)足測(cè)試要求。
 
1、 為什么需要關(guān)注懸置的高頻動(dòng)剛度？
動(dòng)力總成系統(tǒng)產(chǎn)生的振動(dòng)和噪聲通過(guò)結(jié)構(gòu)和空氣兩種路徑傳到車(chē)內(nèi)。很多情況下，即使動(dòng)力總成近場(chǎng)噪聲很小，車(chē)內(nèi)仍然可以明顯感知到高頻噪聲，此時(shí)就需要考慮結(jié)構(gòu)路徑傳遞的貢獻(xiàn)。
 
以美國(guó)某新能源車(chē)型為例，傳遞路徑測(cè)試得到車(chē)內(nèi)空氣聲與結(jié)構(gòu)聲的貢獻(xiàn)如圖1所示。
 
圖1 某車(chē)型加速過(guò)程結(jié)構(gòu)聲與空氣聲對(duì)比
對(duì)比加速過(guò)程中車(chē)內(nèi)平均聲壓級(jí)，如圖2所示：
 
圖2 美國(guó)某純電車(chē)型結(jié)構(gòu)聲與空氣聲對(duì)比
通過(guò)上圖可以看出，結(jié)構(gòu)聲有可能成為車(chē)內(nèi)噪聲主要的傳遞路徑。
對(duì)于傳統(tǒng)燃油車(chē)，主要關(guān)注發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火階次，橡膠懸置動(dòng)剛度測(cè)試一般頻率范圍在600Hz以下。而對(duì)電動(dòng)車(chē)來(lái)說(shuō)，以常見(jiàn)8極48槽電機(jī)為例，8階激勵(lì)頻率范圍達(dá)到1500-2000Hz以上，因而需要關(guān)注其在更高頻段上的動(dòng)剛度特性。
通過(guò)測(cè)試懸置隔振率可以大致得到懸置的動(dòng)態(tài)特性。圖3為某車(chē)型的隔振率測(cè)試結(jié)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(yán)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(shè)計(jì)懸置時(shí)，一方面要實(shí)現(xiàn)支架結(jié)構(gòu)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(xiàn)
2、 高頻動(dòng)剛度測(cè)試的關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn)
(1). 臺(tái)架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)關(guān)鍵點(diǎn)
臺(tái)架總體布局如圖4所示：
 
圖4 高頻動(dòng)剛度臺(tái)架結(jié)構(gòu)示意
橡膠懸置樣件通過(guò)設(shè)計(jì)支架與臺(tái)架進(jìn)行固定和連接。為保證高頻測(cè)試中不引入其他模態(tài)，設(shè)計(jì)支架要求在3000Hz以?xún)?nèi)無(wú)固有頻率。針對(duì)具體測(cè)試樣件要分別進(jìn)行仿真分析和試驗(yàn)測(cè)試，對(duì)臺(tái)架有效頻率范圍進(jìn)行驗(yàn)證。左圖為臺(tái)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(cè)試支架上加載力與底座反作用力的傳遞函數(shù)，結(jié)果在1500Hz以?xún)?nèi)無(wú)峰值存在。
 
圖5 模態(tài)和頻率驗(yàn)證
(2). 載荷的加載方式關(guān)鍵點(diǎn)
由于測(cè)試中施加的靜載和動(dòng)載會(huì)影響動(dòng)剛度測(cè)試結(jié)果，試驗(yàn)臺(tái)對(duì)靜載和動(dòng)載施加的幅值和頻率進(jìn)行控制。
低頻動(dòng)剛度測(cè)試中使用的液壓機(jī)構(gòu)在1000Hz以?xún)?nèi)存在固有頻率，不能滿(mǎn)足高頻測(cè)試要求。測(cè)試中需要用電動(dòng)激振器來(lái)實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)加載，并用位移傳感器進(jìn)行控制，模擬電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)激勵(lì)。另外臺(tái)架還能夠根據(jù)需要施加不同方向的動(dòng)態(tài)激勵(lì)，測(cè)試得到3個(gè)方向（X、Y、Z）動(dòng)剛度。
橡膠懸置實(shí)際工作狀態(tài)下會(huì)受到重力和扭矩的作用，因此測(cè)試中需要同時(shí)施加兩個(gè)方向的靜態(tài)預(yù)載（垂向和橫向）。
 
圖6 加載示意圖
(3). 測(cè)試過(guò)程關(guān)鍵點(diǎn)
測(cè)試過(guò)程按照以下步驟進(jìn)行：
 
(4). 測(cè)試結(jié)果展示與分析關(guān)鍵點(diǎn)
實(shí)測(cè)某動(dòng)剛度曲線(xiàn)如圖7所示：
 
圖7 某懸置實(shí)測(cè)動(dòng)剛度曲線(xiàn)
從上圖可以看出，懸置高頻動(dòng)剛度有以下特點(diǎn)：
（a）橡膠懸置由于內(nèi)部產(chǎn)生共振，動(dòng)剛度增加，導(dǎo)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(dòng)剛度變化在4-8倍以上。
3、 動(dòng)剛度測(cè)試數(shù)據(jù)應(yīng)用
（1）根據(jù)動(dòng)剛度測(cè)試結(jié)果評(píng)估懸置實(shí)際工作狀態(tài)下是否滿(mǎn)足設(shè)計(jì)指標(biāo)要求，為滿(mǎn)足隔振量20dB的要求，懸置支架動(dòng)剛度要大于橡膠懸置10倍以上。
 
圖8 某實(shí)測(cè)懸置支架動(dòng)剛度曲線(xiàn)
（2）在整車(chē)仿真中，利用動(dòng)剛度測(cè)試結(jié)果建立橡膠懸置等效模型。通過(guò)仿真計(jì)算車(chē)內(nèi)高頻振動(dòng)噪聲響應(yīng)，評(píng)估和分析懸置動(dòng)剛度影響并進(jìn)行優(yōu)化。
 
圖9橡膠懸置仿真模型
（3）建立懸置動(dòng)剛度數(shù)據(jù)庫(kù)，在整車(chē)前期開(kāi)發(fā)中制定合理的動(dòng)剛度目標(biāo)值，指導(dǎo)設(shè)計(jì)懸置支架以及車(chē)身安裝點(diǎn)結(jié)構(gòu)，從而提高開(kāi)發(fā)效率。
 
圖10 某電動(dòng)車(chē)懸置布置設(shè)計(jì)
1、 高頻動(dòng)剛度測(cè)試臺(tái)架：懿朵科技聯(lián)合法國(guó)VibraTec為客戶(hù)提供多方向高頻動(dòng)剛度測(cè)試臺(tái)架的搭建與銷(xiāo)售
2、 高頻動(dòng)剛度測(cè)試：懿朵科技聯(lián)合法國(guó)VibraTec為客戶(hù)提供高頻動(dòng)剛度測(cè)試服務(wù)工作
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