廣告
輪胎模態(tài)是怎么影響整車NVH性能的？
2020-11-23 22:39:19· 來源：誤入CAE的程序員 作者：朱淑強
如果按照理論來講，沒有一個長篇是講不清楚的，其中不乏模態(tài)耦合、傳遞路徑分析、聲振耦合等等，長篇大論固然是好的，搞幾篇論文，放到那期刊雜志的高頭講章還不
如果按照理論來講，沒有一個長篇是講不清楚的，其中不乏模態(tài)耦合、傳遞路徑分析、聲振耦合等等，長篇大論固然是好的，搞幾篇論文，放到那期刊雜志的高頭講章還不錯，但作為追求短平快的當代消遣娛樂非正式的微信公眾號，一大塊的理論和公式?jīng)]人愿意看。在企業(yè)主要為工程應(yīng)用，那就從具體的案例剖析來初探這個問題。
案例：輪胎模態(tài)對整車方向盤振動的影響
如上圖所示，整車的粗糙路面仿真結(jié)果，在方向盤Y向上在40Hz頻率上響應(yīng)出現(xiàn)峰值，并且超過目標線。接下來就是對該峰值進行問題診斷，通過模態(tài)貢獻量分析發(fā)現(xiàn)，整車下方向盤Y向模態(tài)39.5Hz為最大貢獻模態(tài)。
很顯然，根據(jù)傳遞路徑，當路面的激勵傳遞到車身，由于方向盤在39.5Hz存在Y向模態(tài)，造成方向盤Y向出現(xiàn)峰值，并且超過目標線。按照傳統(tǒng)的方法，問題的要因似乎找到了，即轉(zhuǎn)向管柱的Y向剛度不足，造成振動響應(yīng)峰值偏大，即提高轉(zhuǎn)向管柱剛度，該峰值即可下降。但有經(jīng)驗的可能會發(fā)現(xiàn)，隨著你提高轉(zhuǎn)向管柱剛度、方向盤Y向模態(tài)也會上升，方向盤Y向振動響應(yīng)峰值并不會下降，只是峰值的頻率開始往后移了。那問題出現(xiàn)了：該峰值確實是由于方向盤模態(tài)造成的（模態(tài)上升，峰值移頻），但不好解決！
我們觀察該模態(tài)，發(fā)現(xiàn)懸架系統(tǒng)，或者說輪胎在該頻率下有很大的振幅，依據(jù)傳遞路徑分析，會不會是路面的激勵通過輪胎的作用（或者說輪胎組成的懸架）而放大了？仔細研究，輪胎（有預(yù)載，無裝配）模態(tài)為47.8Hz，當裝配到整車上之后，該輪胎模態(tài)變成39.5Hz。
換種思路，如果輪胎單體沒有47.8Hz上的模態(tài)，即整車下輪胎的模態(tài)也不會有39.5Hz，那這樣改變輪胎的模態(tài)，會對整車振動響應(yīng)有影響么？實車上可能很難做到，但在仿真領(lǐng)域，使用特殊的手段來改變輪胎的模態(tài)，完全可行。我們準備了3個case，分別為去除該輪胎單體模態(tài)、降低該輪胎單體模態(tài)、升高該輪胎單體模態(tài)，研究對整車振動響應(yīng)的影響。
case1：輪胎沒有該階模態(tài)
去除輪胎單體模態(tài)47.8Hz后，整車下方向盤的振動響應(yīng)在40Hz峰值消失，整體的響應(yīng)幅值也大幅下降，達成目標。
case2：輪胎該階模態(tài)從47.8→35Hz
輪胎單體模態(tài)47.8→35Hz后，整車下方向盤的振動響應(yīng)在40Hz峰值消失，整體的響應(yīng)幅值也大幅下降，但下降幅度不如case1，達成目標。
case3：輪胎該階模態(tài)從47.8→60Hz
輪胎單體模態(tài)47.8→60Hz后，整車下方向盤的振動響應(yīng)在40Hz峰值消失，在40Hz附近響應(yīng)幅值也大幅下降，但在大概46Hz附近出現(xiàn)新的幅值，且遠遠大于目標線。
這件事情其實很奇怪。當我們沒有將輪胎模態(tài)囊括進我們的研究范圍，我們大部分的做法都是覺得該峰值是由于方向盤的模態(tài)造成的（事實也確實如此，改變方向盤模態(tài)，出現(xiàn)移頻現(xiàn)象），但當我們改變輪胎的模態(tài)時，峰值是直接消失或者移頻的，似乎又是由于輪胎模態(tài)造成的。我分析這兩個結(jié)論，其實都是對的，方向盤的模態(tài)、輪胎的模態(tài)都是要因，說模態(tài)耦合也是一種解釋，但通過分析終歸還是由于輪胎的模態(tài)造成的，并且改變輪胎的模態(tài)對該峰值的下降受益實在是太大了！
分析歸分析，研究問題有研究問題的手段和方法，放到實際應(yīng)用就要考慮現(xiàn)實問題了：實際上當我們設(shè)計輪胎的時候，我們可以做到讓輪胎的模態(tài)分布按照我們的想法來實現(xiàn)么？很顯然，現(xiàn)階段幾乎還做不到。那么，替換一個輪胎是不是就可以了？
如下圖所示，新舊輪胎的模態(tài)對比，兩個輪胎的模態(tài)頻率有一些不同，但不會相差太大。
該輪胎替換之后整車響應(yīng)如下圖所示。我們看到，40Hz頻率下的峰值有一些下降，但還未OK，32Hz的峰值倒是OK了，但45Hz樣子出現(xiàn)新的峰值，總體來說，替換輪胎后，有好有壞，這也符合現(xiàn)實中我們替換輪胎，由此可見，替換輪胎并不確保能完全解決某一個問題，對替換之后的結(jié)果，是不可預(yù)見的，這不是一個最終的解決方案。
由此可見，整車NVH性能的達成過程中，目前現(xiàn)階段還不能做到設(shè)計輪胎來完全匹配車身。當車身已經(jīng)設(shè)計完成后，更多的是篩選輪胎，不斷調(diào)試，來獲得最佳的匹配設(shè)計，我們做的一些仿真研究工作，也恰好證明了這一點。
廣告 編輯推薦
最新資訊
-
開年豪擲1.8億搶用戶，又一車企加入“價格
2026-03-04 16:05
-
聯(lián)合國法規(guī)R60對兩輪車操縱件與指示裝置的
2026-03-04 12:08
-
標準立項|《汽車異種材料鉚接接頭拉伸性能
2026-03-04 11:40
-
“汽車大角度座椅 第1部分：通用要求”將有
2026-03-04 11:39
-
“汽車大角度座椅 第2部分：可靠性要求”將
2026-03-04 11:39
