Excitation force analysis of a powertrain based on CAE technology

The excitation force of a powertrain is one of major sources of interior noise in a vehicle. This paper presents a novel approach to predict the interior noise caused by the vibration of the powertrain by using the hybrid TPA (transfer path analysis) method. Although the traditional transfer path analysis (TPA) is useful for the identification of powertrain noise sources, it is difficult to modify the structure of a powertrain by using experiments for the reduction of vibration and noise. In order to solve this problem, the vibration of the powertrain in a vehicle is numerically analyzed by using the finite element method (FEM). The vibration of the other parts of the vehicle is investigated by using experiments based on vibrato-acoustic transfer function (VATF) analysis. These two methods are combined for the prediction of interior noise caused by a powertrain. Throughout this research, two papers are presented. This paper presents a simulation of the excitation force of the powertrain exciting the vehicle body based on numerical simulation. The other paper presents a prediction of interior noise based on the hybrid TPA, which uses the VATF of the car body and the excitation force predicted in this paper.     

Integration of experiment and hydrostatic fluid-structure finite element analysis into dynamic characteristic prediction of a hydraulically damped rubber mount

Hydraulically damped rubber mount (HDM) can effectively attenuate vibrations transmitted between an automotive powertrain and body/chassis and reduce interior noise in the car compartment. Predicting the dynamic characteristics of a HDM faces challenges due to fluid-structure interactions between the rubber spring and fluid in the chambers, nonlinear material properties of the rubber parts and turbulent flow in the chambers and fluid track linking chambers. In this paper, an experimental analysis and hydrostatic finite element (FE) modeling technique are integrated in a numerical simulation approach to modeling the dynamic characteristics of a HDM with a lumped-parameter HDM model. The dynamic characteristics of a typical HDM with a fixed decoupler are predicted and compared with experimental results, which verify the effectiveness of the proposed approach. Moreover, a parametric effect analysis is performed to demonstrate parameter influence on dynamic characteristic, which provides a concise design guideline for the parameter adjustments necessary for a HDM to meet the vibration isolation requirements of a powertrain mount system.     

燃料电池轿车车内噪声传递路径分析研究

介绍了传递路径分析(TPA)方法,对结构传递和空气传播噪声理论分析和试验方法进行探讨,通过燃料电池轿车怠速工况车内噪声的传递路径试验,测量并计算得到传递函数,结合实际激励进行车内噪声合成,合成结果和原始声音比较接近,结构传递噪声是主要成分,最后通过路径贡献分析识别出主要传递路径。     

基于声品质贡献因子的发动机悬置优化

本文中建立了GA-BP声品质预测模型,引入声品质贡献因子,以期通过传递路径分析更加直观地反映结构噪声传递路径对烦躁度的贡献情况和掩蔽效应对声品质的影响。采用两级优化方案,通过遗传算法确定与目标烦躁度值对应的目标传递函数,并进一步匹配悬置参数。结果表明,基于声品质贡献因子的发动机悬置优化方案可有效地改善车内声品质,降低结构路径对烦躁度的贡献量。     

轿车车内噪声源识别的道路试验方法

以某国产国力样车的车内噪声控制问题为例，阐述通过道路试验进行噪声源识别的方法，对实验方法确定、测试信号选择以及数据处理的程度和方法进行了系统的阐述。分析结果，该车车内噪声主要由于发动机的二阶振动引起，而且在传递途径上存在很强的共振，车身顶棚和前围板是主要的噪声辐射源，对该车的发动机悬置系统和车身顶棚进行了有针对性的减振降噪措施，取得了最大降噪8dB(A)的良好降噪效果。     

基于发动机悬置动刚度分析的车内降噪研究

某微型客车在行驶过程中发动机高转速时驾驶室产生共鸣声,车身有严重的振动现象。NVH测试结果显示发动机右悬置支架Z向动刚度偏低。采用有限元分析方法对发动机右悬置进行动刚度分析,基于动力总成悬置系统刚度匹配原则和结构参数敏感性分析,并考虑装配及焊接工艺等因素,提出一个较为合理的改进方案。改进方案装车后NVH测试结果表明车内噪声明显降低,发动机转速为3 315 r/min时降了4.3 dB,3 671 r/min时降了10 dB,3 860r/min时降了4.5 dB,车身振动主观感觉亦有明显减弱。     

动力总成悬置系统优化方法的对比研究

简述了动力总成悬置系统传递路径优化方法和能量解耦优化方法,应用这两种优化方法对某轿车的悬置系统进行优化,并从悬置刚度、能量解耦、振动传递率和车内振动4个方面进行对比。结果表明,与能量解耦优化方法相比,传递路径优化方法虽然在能量解耦方面相对较差,但在振动传递率和车内振动控制方面都较好,因而是一种可以满足整车要求并能更好地衰减振动的有效方法和新思路。     

充电式混合动力电动汽车动力系统的参数匹配

针对充电式混合动力电动汽车(PHEV)典型的并联型结构,提出了对其动力系统中发动机功率、电机参数、传动系速比和电池参数等进行匹配的原则、步骤和实施方法.采用该方法对某中型轿车动力系统参数进行了匹配,并用电动汽车仿真软件ADVISOR对整车性能进行了仿真计算.仿真结果表明:该方法是可行和有效的.     

关于某动力总成悬置支架的优化设计

本文针对某动力总成悬置系统NVH性能道路试验中,全油门缓加速工况受发动机频率激振影响,某悬置主动侧支架发生共振,导致在260Hz左右产生车内结构噪声的情况,采用hypermech-nastran有限元软件建立该悬置支架的有限元模型对其模态进行分析,并根据模态分析结果对该悬置支架设计优化。最后通过道路试验结果验证悬置支架结构设计优化的正确性,可使整车在全油门缓加速工况260Hz附近的振动和车内噪声明显降低。     

某混合动力车型怠速不规则抖动问题的分析与解决

文章针对某混合动力车型怠速工况不规则抖动问题,采用振动测试明确了问题的抖动特征,并通过发动机怠速工况燃烧稳定性及动力总成悬置系统刚体模态测试结果,确认了产生抖动问题的原因,最终提出调整排气VVT相位来改善发动机怠速工况的燃烧稳定性,进而解决了车内不规则怠速抖动问题。该研究对解决混合动力新能源车型的怠速抖动问题具有重要参考意义。     

某重卡动力总成悬置系统隔振分析方法研究

为研究动力总成悬置系统隔振分析方法,论文以某重卡为研究对象,建立整车刚柔耦合多体动力学模型,并分别将柔性车架和刚性车架整车模型仿真结果与试验结果进行对比,最大误差分别为8.9%和25.1%,表明柔性车架整车模型与试验结果更为接近,能够用于动力总成隔振率的计算。为了简化分析过程,论文研究了基于柔性车架整车模型的3种简化方法,结果表明简化模型隔振率与试验结果相差最大为12.3%,与简化前相比隔振率相差最大为5.34%,因此,在车辆设计初期,没有实车及详细整车参数的条件下,利用简化后的模型可用于隔振率的仿真计算。该研究为动力总成隔振率计算提供了一定的理论指导,具有重要的工程应用价值。     

基于ADAMS/Car弹性运动学对整车分析的影响

ADAMS软件提供了柔性体模块,可真实地模拟物体的运动,文章以某轿车为研究对象,利用ADAMS仿真软件建立了带有弹性下控制臂悬架的整车模型。选择开环转向事件里的转向阶跃输入进行仿真分析,在后处理中对横摆角速度、车速、侧向加速度和纵向加速度进行分析。结果表明,柔性体悬架模型比多刚体悬架模型对车身的横摆角速度、侧向加速度、纵向加速度以及速度等具有更好的抑制作用,有利于提高汽车操纵稳定性。     

汽车加速车内轰鸣声控制研究

针对某汽车加速时出现的车内轰鸣声问题,运用频谱分析、阶次分析、传递路径分析等识别出产生轰鸣声的原因,并提出改进措施。     

轿车车内噪声控制方法研究

本文系统阐述了控制某装备直列四缸发动机的国力的车内噪声的系统方法。首先通过试验分析确定发动机二阶振动是引起车内噪声的主要振源，识别出发动机固体振动向车内传递的传递途径，并且确定了对车内噪声有较大贡献的车身板件。在此基础上，通过对发动机、副车架悬置管的橡胶支承元件弹性特性的修改控制发动机振动向车内的传递；通过对车身顶棚结构板件的动力修改控制车身板件的振动。对改样整车的试验得到满意的降噪结果。     

基于虚拟迭代技术的中型货车驾驶室载荷谱的求取

某货车驾驶室疲劳载荷激励输入位置位于驾驶室与悬置连接处,在进行整车强化道路耐久试验时无法安装设备直接采集。为获取较为准确的驾驶室疲劳寿命分析载荷谱,对强化耐久路面下整车加速度响应信号进行虚拟迭代。虚拟迭代时需调用整车多体动力学模型,为提高整车模型精度,基于Craig-Bampton综合模态理论生成柔性体车架,建立刚柔耦合的整车多体动力学模型。将Femfat-lab与ADAMS/Car进行联合仿真计算,以白噪声为初始输入,求解刚柔耦合整车多体动力学模型的非线性传递函数,基于循环迭代原理,进行各种典型强化路况下驾驶室悬置附近加速度响应信号的虚拟迭代。利用时域信号对比法及损伤阈值法作为迭代收敛判据,获得满足精度需求的位移驱动信号。将位移驱动信号导入到ADAMS/Car中,对整车多体动力学模型进行驱动仿真,提取驾驶室疲劳分析所需激励载荷谱,将虚拟迭代求得的载荷谱用于疲劳寿命分析所得结果与驾驶室疲劳强化台架试验结果进行对比。研究结果表明：出现疲劳破坏的部位相同度达75%,疲劳寿命误差在20%左右,表明虚拟迭代过程中基于柔性体车架建立的刚柔耦合多体动力学模型的仿真计算,可获得较高精度的迭代结果;以位移谱驱动整车多体动力学模型进行仿真能够有效避免六分力直接驱动时模型翻转等不稳定现象,并且整车模型仿真加速度响应结果与实测相应位置加速度响应吻合度较高;相比于传统的疲劳分析载荷获取方法,虚拟迭代技术可以在较低试验成本的情况下获取较高精度的载荷谱,并能够提取由于连接位置导致的无法直接进行载荷测量部位的疲劳分析载荷。     

用于混合动力控制的汽油机动态转矩建模仿真

针对混合动力系统能量管理及动力平稳传递控制策略开发的需要,以MATLAB/SIMULINK仿真软件为工具,建立了发动机平均值模型,模型能够根据发动机转速和节气门开度实时计算出发动机的稳态和动态转矩。在发动机动态试验台上验证了该模型,表明模型达到了需要的计算精度和实时性要求。对给定的转矩曲线进行动态跟随时发动机的节气门开度变化情况进行了仿真分析。模型可用于混合动力控制策略开发中的仿真及在线转矩估计,为并联式混合动力系统能量分配和动态协调控制中的发动机转矩反馈提供了基础。     

汽油机进气系统噪声仿真技术研究

基于非线性平面波理论和流阻分析技术,建立了汽油机进气系统噪声仿真平台,并进行了某汽油机匹配原进气系统管口噪声和流阻计算,计算结果与试验结果的对比表明该进气系统噪声仿真方法可行.针对某微型车更换动力总成后车内噪声没有达到目标样车水平的问题,提出了2种空气滤清器改进方案,并分别进行了2种方案的进气系统管口噪声仿真计算.结果表明,方案2最优,其不仅能降低某些转速的峰值噪声,还能保证车辆的动力性.     

发动机振动传递系统建模及刚度参数影响分析

推导了某类轿车发动机悬置振动系统模型，分析了发动机对车身振动噪声的传递特性，说明该类轿车前梁和副车架是引起噪声放大的主要环节。根据移频减振降噪原理，借助实验优化设计，分析了振动传递系统的六个刚度对抑制振动噪声传递的主次关系。分析说明：降低发动机对轿车的振动噪声最有效的刚度修改措施是调整车前梁与车身联接点的刚度，比直接修改发动机三个悬置点刚度更有效。     

动力总成运动分析在整车前舱集成中的应用

根据动力总成悬置系统的工作特性,在Adams/View中建立考虑悬置刚度非线性的仿真模型,根据极限工况要求对其进行加载,输出质心在稳态下的运动位移,编写动力总成运动文件,并根据此文件在Catia/DMU模块中生成运动包络体。通过整车试验结果表明,通过此方法得到的动力总成运动包络体可为整车前舱的集成工作提供指导依据。     

传递路径分析用于车内噪声贡献量的研究

论述了传递路径分析(TPA)的基本原理.建立了TPA模型,并通过在实际工况下的测量和计算,验证了该模型的正确性.基于该模型进行了某车车内噪声各条传递路径贡献量的分析.结果表明,排气管悬置4的Z向、发动机右悬置Z向及发动机左悬置Y向的贡献量最大,为主要的噪声传递路径.对车内噪声主要贡献量路径进行的频响函数与工作力的分析结果表明,在频率为26.7Hz时,排气管吊点Z向的贡献量主要是由其工作力所引起的,即发动机2阶频率时的振动所产生的力;发动机悬置与发动机表面声辐射亦是如此.