某纯电动汽车悬置减振性能优化研究

某纯电动汽车悬置减振性能优化研究 辛雨 赵春艳 李玉军  北京新能源汽车股份有限公司 摘要：电动汽车为未来汽车行业发展方向之一；悬置系统是影响电动汽车振动噪声性能的关键问题，理应得到重视。某车型电动汽车右悬置隔振差，引起车内振动问题。为解决振动问题，测试实际动力总成转动惯量并对悬置系统进行优化。首先运用扭矩轴理论对右悬置位置做出改变，其次根据解耦优化结果对右悬置刚度进行调整，再次对右悬置衬套结构进行优化以优化电机启动倒转位移量，最后对悬置支架进行模态频率优化消除原有共振频率。对整改后项目样车测试 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 明，整改后车内振动情况满足优化要求。 关键词：电动汽车，悬置，转动惯量，扭矩轴，解耦，刚度。 中图分类号：U469.72+2,U467.4+92,U461.4 Mounting System Optimization Research for a Purely Electric Vehicle Project XinYu ZhaoChunyang LiYujun  BeiJing Electric Vehicle CO.,LTD Abstract: Electric vehicle is the future development direction of automobile industry. Mounting system is the key for EV noise & vibration problems. It is so important that more and more research has been done for EV mounting system. There is a EV vibration problem caused by right mount vibration isolation. To solve this problem, the real powertrain inertia has been tested and mounting system optimization is done. Firstly, right mount location has been changed by Torque Axis theory; secondly, right mount stiffness was adjusted by Decoupling Optimization results; thirdly, right mount structure was modified for electric motor start or reversal; finally, mount bracket is designed to avoid resonant frequency. The test after optimization proves the correctness. Keys: electric vehicle, mounting system, powertrain inertia, torque axis, decoupling optimization, stiffness. 0 引言 随着我国人均GDP不断提升，汽车保有量在近几年节节攀升，2013年我国汽车保有量已达1.37亿辆；汽车的普及正在带来越来越严重的能源消耗，环境污染等一系列问题。电动汽车作为解决资源短缺，进行环境保护等问题的重要途径，近几年得到快速发展；目前国内外都已有各种类型电动汽车在市场销售，我国也出台了一系列的电动汽车政策以支持电动汽车行业发展。对电动汽车而言，悬置系统是如同传统样车一样是整车振动噪声性能的关键，因此对电动汽车的悬置系统 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 需要进行大量研究[1-3]。 收稿日期：2014-9-3 第一作者：辛雨（1980.3），男，中级职称，研究方向：NVH，Email: xinyu@bjev.com.cn 某纯电动汽车设计过程中，前期设计采用三维数模计算动力总成部件（电机、减速器、空调压缩机等）转动惯量参数，并使用软件合成动力总成整体转动惯量。在试制样车振动噪声摸底试验中，发现该电动汽车存在振动问题；经过传递路径 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 ，结果显示右悬置振动衰减差是引起该振动问题的主要原因。 为解决右悬置振动衰减差问题，实际测试了该纯电动汽车动力总成转动惯量参数，并根据实测转动惯量对右悬置位置及刚度进行了优化调整。在此过程中，右悬置结构由圆柱形衬套调整为圆筒形衬套，悬置支架重新设计。新状态样车振动噪声测试结果表明，调整后的悬置系统符合振动优化要求。 1 问题提出 某纯电动汽车项目振动噪声摸底试验中，发现该电动汽车存在振动问题；经分析，右悬置振动衰减差、悬置车身侧振动大是引起该振动问题的主因。急加速时，右悬置车身侧振动中X向、Y向最大振动及隔振率不满足要求，如表1所示。由急加速右悬置电机-车身振动衰减图可知，大部分转速内右悬置X向、Y向振动衰减差。 图1  右悬置振动衰减图 （从左到右，从上到下依次：X向，Y向，Z向；红色电机侧，绿色车身侧） 表1 右悬置隔振率表   车身侧振动(g) 隔振率(dB) 是否满足要求 X向 0.09-0.45 12-27 否 Y向 0.15-0.66 9-25 否 Z向 0.02-0.09 23-29 是         由右悬置电机侧和车身侧X向振动colormap图（图2）可知，该方向振动1阶振动衰减差；而Y向振动同样存在1阶振动衰减差问题（图3），并存在悬置支架共振问题。为改善上述问题，考虑调整右悬置刚度，优化解耦率；同时修改右悬置支架结构，避开1050-1600Hz之间模态频率。 图2  右悬置X向振动colormap图 （上为电机侧，下为车身侧） 图3  右悬置Y向振动colormap图 （上为电机侧，下为车身侧） 2 动力总成惯量参数验证 2.1惯量参数CAE合成 动力总成整体由驱动电机、减速器和安装在驱动电机上的空调压缩机共同组成，如图4所示。 图4  动力总成布置及悬置系统图 根据驱动电机、减速器及空调压缩机三个零部件的质心、重量和转动惯量，可以合成动力总成整体的惯量参数；各零部件及合成后的惯量参数如表2所示。前期悬置系统设计时，由于无样件，采用合成的转动惯量进行悬置系统设计。 表2 动力总成惯量参数合成   重量(kg) 质心(mm) 转动惯量(kg.m2) 驱动电机 45 -233, 12.98, 118.10 Ixx=0.353861 Iyy=0.359876 Izz=0.295623 Ixy=0.000145 Izx=0.001738 Izy=-0.003795 减速器 26.9 -102.02, -192.72, 126.01 Ixx= 0.341433 Iyy= 0.924658 Izz=0.849219 Ixy=0.062068 Ixz=0.251444 Iyz=0.001638 空调压缩机 6.3 -250.74, 226.13, 129.34 Ixx=0.043399 Iyy=0.043733 Izz=0.000359 Ixy=0.000302 Izx=0.001194 Iyz=-0.000200 动力总成整体 78.2 -189.37, -40.61, 121.73 Jxx=1.90 Jyy=1.50 Jzz=2.81 Jxy=-0.566 Jxz=-0.0592 Jyz=-0.1004         2.2惯量参数测试 为了验证动力总成转动惯量参数的准确性，对动力总成样件进行了转动惯量测试，分别使用三线摆法[4]和振动刚体模态测试法[5]计算。经测试分析结果如下： 表3 动力总成惯量参数测试结果   重量(kg) 质心(mm) 转动惯量(kg.m2) 动力总成整体 83.0 -192.80, -38.37, 119.34 Jxx=0.938026 Jyy=2.173725 Jzz=2.673837 Jxy=0.269138 Jxz=0.311895 Jyz=-0.081308         可以看到，无论是总体重量，还是质心、转动惯量参数，前期数模合成结果都存在较大误差。结合NVH整改，本悬置系统拟根据测试转动惯量结果进行调整。 3 悬置设计 3.1悬置位置修改 根据测试得到的动力总成转动惯量参数，得到扭矩轴计算结果如表4所示，扭矩轴计算公式如下[6]。 表4 扭矩轴计算结果 扭矩轴方向 方向余弦 方向角/deg x -0.120582 96.925706 y 0.992572 6.987603 z -0.016117 90.923486       根据扭矩轴计算结果，将右悬置在X向（车辆前进方向）前移22mm，Z向（车辆上下方向）下降21mm，以达到左悬置不动而左右悬置连线与扭矩轴平行的效果。 表5 悬置位置调整结果   调整前位置 调整后位置 左悬置 -159.349，-409.5，275.846 -159.349，-409.5，275.846 右悬置 -232.539，374.4，284.1 254.539，374.059，263.123 后悬置 140，-79，-27 140，-79，-27       3.2悬置刚度调整 悬置位置调整后，根据现有悬置刚度进行解耦优化：右悬置静刚度由（170，70，90）变更为（80，80，90）；后悬置衬套硬度提高，静刚度为（390，25，45）；左悬置保持原静刚度（170，70，90）不变。调整后悬置解耦结果如下表所示。 表5 刚度调整后解耦结果   X Y Z Rxx Ryy Rzz Rxy Rxz Ryz 7.30612 0.01 99.97 0 0.01 0 0.01 0 0 0 8.16125 4.03 0.01 94.51 0.15 0.91 0.16 0.14 0.04 0.04 9.78297 77.88 0.02 5.37 0.94 9.09 4.42 1.1 0.52 0.66 18.0710 5.87 0.01 0.06 87.48 2.22 0.16 5.13 -0.86 -0.06 20.0196 3.39 0.02 0.01 0.77 2.72 96.38 0.54 -2.16 -1.67 31.1255 8.78 0 0.05 15.9 88.87 0.55 -14.12 -0.74 0.72                     3.3悬置系统设计 根据优化后的悬置布置位置及刚度，对右悬置衬套结构进行了更改，并对右悬置支架进行了重新设计，优化结果如下所示。右悬置衬套变更为圆筒形结构，由于该结构不存在Z向减振缝隙，对悬置启动与倒转工况进行位移限制存在较好效果。而新设计的悬置支架模态避开了1050-1600Hz共振频率，在电机侧即不存在该频率共振激励，从而消除车身侧共振现象。 图5  悬置系统优化结果 图6  悬置支架模态计算结果 4 优化验证 4.1悬置隔振率测试 优化后，右悬置振动衰减三方向都达到20dB以上，且车身侧振动小于0.2g，相比原悬置 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 振动隔振率及车身侧振动性能都获得较大提升。 表6 优化后右悬置隔振率表   车身侧振动(g) 隔振率(dB) 是否满足要求 X向 0.01-0.17 29-38 是 Y向 0.01-0.15 21-34 是 Z向 0.01-0.18 19-31 是         图7  右悬置振动衰减图 （从左到右，从上到下依次：X向，Y向，Z向；红色电机侧，绿色车身侧） 4.2车内振动测试 对车内方向盘Z向振动及座椅导轨Z向振动进行测试，结果如下图所示。方向盘振动最大值为0.13g，座椅导轨振动最大值为0.07g，满足设计要求。 图8  车内振动overall图 5 结论 某纯电动汽车项目中存在振动问题，通过分析发现右悬置振动衰减差为问题主因；为解决该问题，对该项目悬置系统进行了系统性优化。整改过程中调整右悬置位置（根据扭矩轴理论），改变悬置系统刚度（根据解耦优化结果）。为同时达到限制电机启动倒转扭矩目的，右悬置结构由圆柱形调整为圆筒形；悬置支架进行了设计优化，以避免前期出现的支架共振问题。对采用新悬置系统的样车振动噪声测试结果表明，新悬置系统符合振动优化要求。