在開發(fā)商用車和乘用車時(shí)，為了整車的駕乘舒適性和減少動(dòng)力系統(tǒng)振動(dòng)向整車傳遞現(xiàn)象的發(fā)生，必須計(jì)算動(dòng)力總成懸置系統(tǒng)的模態(tài)及解耦，以期達(dá)到良好的隔振效果和整車舒適性。動(dòng)力總成懸置系統(tǒng)主要有幾個(gè)作用：

01

固定和支撐動(dòng)力總成驅(qū)動(dòng)反力，限制動(dòng)力總成在各種工況下的位移量，防止與其它部件碰撞。

02

隔振作用，將動(dòng)力總成的振動(dòng)盡可能少的傳遞到車身。懸置系統(tǒng)隔振性能的核心就是解決剛體模態(tài)的頻率分配和振動(dòng)耦合問題，簡言之就是關(guān)注動(dòng)力總成的剛體模態(tài)和解耦率。

03

作為動(dòng)力吸振器，吸收來自路面的振動(dòng)激勵(lì)。

在車輛研發(fā)過程初期，傳統(tǒng)方法將車身或底盤系統(tǒng)（商用車車架）看作是質(zhì)量和剛度無限大，從而將整車動(dòng)力系統(tǒng)總成解耦簡化為六個(gè)自由度振動(dòng)剛體和由三個(gè)或四個(gè)彈性彈簧（BUSH）單元支撐組成的六自由度懸置系統(tǒng)的解耦問題。并利用優(yōu)化算法，基于數(shù)學(xué)規(guī)劃或啟發(fā)式算法對懸置剛度、安裝位置、安裝角度等進(jìn)行優(yōu)化，保證懸置系統(tǒng)解耦。這種方法簡單、快捷。但是，這種方法忽略車身或車架剛度支撐影響，無法準(zhǔn)確評(píng)估整車詳細(xì)模型動(dòng)力系統(tǒng)解耦分布、各個(gè)懸置支撐方向的隔振率、車身或車架局部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)對關(guān)鍵頻率的影響等；因此，當(dāng)開發(fā)過程中，當(dāng)?shù)竭_(dá)整車有限元模型階段時(shí)，需要將懸置系統(tǒng)開發(fā)與整車性能評(píng)估結(jié)合起來，詳細(xì)評(píng)估動(dòng)力系統(tǒng)總成解耦率、隔振率等。

在計(jì)算隔振率時(shí)，可以基于單個(gè)方向施加單位載荷，計(jì)算隔振率或基于動(dòng)力總成懸置被隔離2端點(diǎn)的振動(dòng)位移、速度或加速度，利用下面公式，確定懸置系統(tǒng)的隔振率：

其中：a主為主動(dòng)端加速度；a被為被動(dòng)端加速度。

NVH對懸置隔振率的要求?般為?于20dB即為合格，放寬點(diǎn)可以到15dB。

在車身詳細(xì)開發(fā)階段，為考察懸置布置方案設(shè)計(jì)對整車怠速、加速振動(dòng)的影響，采用有限元方法，建立整車結(jié)構(gòu)振動(dòng)分析模型，用于整車怠速、加速工況振動(dòng)分析。此模型由白車身、動(dòng)力系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、底盤系統(tǒng)等構(gòu)成，其中白車身在結(jié)合了玻璃、閉合件、集中質(zhì)量后成為了Trimmed Body；動(dòng)力總成用剛體簡化；輪胎使用彈簧單元簡化。利用MSC Nastran SOL111求解器的頻響分析功能，進(jìn)行整車狀態(tài)下振動(dòng)分析，輸出方向盤、座椅導(dǎo)軌、動(dòng)力懸置系統(tǒng)主被動(dòng)測試振動(dòng)響應(yīng)，評(píng)估基于動(dòng)力系統(tǒng)工作載荷下，整車響應(yīng)和懸置隔振率。

整車振動(dòng)激勵(lì)輸入：

施加發(fā)動(dòng)機(jī)氣體爆發(fā)力、慣性力、慣性力矩在發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸中心處。載荷可以是基于理論計(jì)算或AVL等發(fā)動(dòng)機(jī)性能模擬軟件，將發(fā)動(dòng)機(jī)特性匯總到曲軸中心處。典型載荷如下表：

整車振動(dòng)激勵(lì)輸出：

方向盤測點(diǎn)、座椅滑軌點(diǎn)、動(dòng)力懸置系統(tǒng)主、被動(dòng)點(diǎn)加速度。

基于MSC.Nastran分析過程定義：

考慮懸置系統(tǒng)動(dòng)剛度與頻變阻尼影響，輸入如下圖：

為了準(zhǔn)確評(píng)估結(jié)果，計(jì)算隔振率，減少開發(fā)周期，需要完成下列設(shè)置：

1、目前，OEM整車NVH模型規(guī)模一般都大于2000萬自由度，為了縮短計(jì)算時(shí)間，需要用到自動(dòng)部件模態(tài)綜合法計(jì)算，設(shè)置如下：

2、 在整車系統(tǒng)中，動(dòng)力總成剛體模態(tài)頻率、振型的識(shí)別與確認(rèn)相比于簡化剛體模型要困難，為了準(zhǔn)確識(shí)別動(dòng)力總成剛體模態(tài)；同時(shí)，確定隔振率、模態(tài)頻率和振型是否滿足設(shè)計(jì)目標(biāo)，需要借助MSC Nastran的節(jié)點(diǎn)動(dòng)能和模態(tài)有效值質(zhì)量功能在眾多頻率中找動(dòng)力總成剛體模態(tài)，并判斷其方向。定義如下：

圖：模態(tài)有效質(zhì)量輸出定義

基于總力總成在整車中占的質(zhì)量百分比和計(jì)算輸出的6個(gè)方向質(zhì)量、節(jié)點(diǎn)動(dòng)能分布，能夠幫助我們準(zhǔn)確識(shí)別關(guān)鍵設(shè)計(jì)指標(biāo)。

3、為了快速處理輸出，計(jì)算動(dòng)力總成系統(tǒng)隔振率，編制主、被動(dòng)點(diǎn)配置文件，與pch或h5文件一起，python腳本讀取二者文件內(nèi)容，自動(dòng)計(jì)算隔振率曲線，并自動(dòng)與目標(biāo)值對比。

對于隔振率低于目標(biāo)值頻率點(diǎn)或潛在危險(xiǎn)點(diǎn)，我們需要識(shí)別出該頻率下整車變形情況，即ODS分析，同時(shí)，為了識(shí)別出該狀態(tài)下，動(dòng)力總成系統(tǒng)、車身等的模態(tài)參與和貢獻(xiàn)率等，需要定義被動(dòng)點(diǎn)處隔振率方向上、特定頻率點(diǎn)的模態(tài)貢獻(xiàn)率。

圖：ODS輸出定義

圖：不達(dá)標(biāo)頻率點(diǎn)ODS振型

模態(tài)貢獻(xiàn)率輸出定義：

SET 20 = 11217/T3

SET 90 = 72.5

PFMODE(FLUID,STRUCTMP=ALL,FLUIDMP=ALL,SORT=ABSD, SOLUTION=90) = 20

模態(tài)貢獻(xiàn)率分析結(jié)果：

總結(jié)

1、基于MSC Nastran整車詳細(xì)模型，可以在發(fā)動(dòng)機(jī)或電機(jī)真實(shí)載荷激勵(lì)下，分析動(dòng)力總成的隔振率，評(píng)估整車工作環(huán)境下，方向盤、座椅導(dǎo)軌等的振動(dòng)響應(yīng)情況；

2、MSC Nastran提供的功能：節(jié)點(diǎn)、模態(tài)有效質(zhì)量、ODS、模態(tài)貢獻(xiàn)率分析等能夠幫助開發(fā)快速的識(shí)別關(guān)鍵模態(tài)、位置等設(shè)計(jì)改進(jìn)方向，提高產(chǎn)品性能；

3、基于自動(dòng)部件模態(tài)法，可以在短時(shí)間內(nèi)完成千萬自由度以上的整車NVH分析，提升了傳統(tǒng)動(dòng)力總成在整車開發(fā)中的應(yīng)用范圍，克服了基于簡化模型，忽略橡膠頻變特性、車身和車架彈性的不足，能夠精確評(píng)估動(dòng)力總成懸置動(dòng)態(tài)性能。