外后視鏡的NVH設(shè)計(jì)簡述

黃麗娟，洪劍鋒，陸圣君，趙志星，劉睿，吳海濤，黃占君

（1.安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司，安徽 合肥 230000；2.合肥創(chuàng)智汽車技術(shù)開發(fā)有限公司，安徽 合肥 230000）

前言

汽車作為目前最普遍的交通工具，消費(fèi)者除了關(guān)注三大件（發(fā)動(dòng)機(jī)、變速箱、底盤）、空間實(shí)用性等方面外，近些年來越來越多的消費(fèi)者開始對(duì)汽車的舒適性有較高的要求，其中 NVH性能就是舒適性能中的重點(diǎn)項(xiàng)目之一，故通過優(yōu)化NVH，提升車輛的駕駛高級(jí)感是一項(xiàng)重要課程。外后視鏡作為汽車的一個(gè)重要零部件，在設(shè)計(jì)時(shí)需要滿足法規(guī)視野的前提下同時(shí)兼顧造型和NVH的要求。

1 外后視鏡的NVH設(shè)計(jì)要點(diǎn)

1.1 一般外后視鏡NVH 性能指標(biāo)

表1

1.2 外后視鏡的怠速抖動(dòng)的設(shè)計(jì)

外后視鏡怠速抖動(dòng)較大原因分析：

1）外后視鏡固有頻率低，當(dāng)與發(fā)動(dòng)機(jī)二階點(diǎn)火信號(hào)接近時(shí)會(huì)產(chǎn)生共振，外后視鏡鏡片振動(dòng)加速度過大，從而外后視鏡鏡片抖動(dòng)；

2）發(fā)動(dòng)機(jī)懸置隔振性能較低，過濾振動(dòng)較少。

外后視鏡怠速振動(dòng)較大管控措施：

1）外后視鏡設(shè)計(jì)之初進(jìn)行CAE模態(tài)分析，通過發(fā)動(dòng)機(jī)的各階次頻率對(duì)接，避免低階頻率發(fā)生耦合；

2）對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)懸置提出前期要求，并對(duì)其實(shí)物進(jìn)行振動(dòng)測(cè)試。

1.3 外后視鏡風(fēng)噪

外后視鏡發(fā)生風(fēng)噪原因分析：

1）后視鏡型面不符合流線型設(shè)計(jì)，CFD性能較差；

2）后視鏡表面或安裝表面產(chǎn)生負(fù)壓，從而發(fā)生產(chǎn)生風(fēng)噪。

外后視鏡發(fā)生風(fēng)噪管控措施：

1）通過對(duì)外后視鏡型面進(jìn)行CFD的相關(guān)分析，通過CFD結(jié)果進(jìn)行相關(guān)校核，從而降低風(fēng)噪；

圖1

2）通過對(duì)外后視鏡各安裝孔及安裝表面進(jìn)行密封處理，減少迎風(fēng)負(fù)壓，從而降低風(fēng)噪。

1.4 外后視鏡電機(jī)工作噪音

外后視鏡電機(jī)工作噪音較大原因分析：

1）外后視鏡電機(jī)可靠性較差，磨損較易發(fā)生，從而導(dǎo)致工作噪音偏大；

2）外后視鏡電機(jī)功率不匹配后視鏡鏡片重量，屬于小馬拉大車，從而造成過負(fù)荷異響。

外后視鏡電機(jī)工作噪音較大管控措施：

1）進(jìn)行常規(guī)標(biāo)準(zhǔn)電機(jī)選用，進(jìn)行嚴(yán)格的電機(jī)可靠性試驗(yàn)；

2）通過標(biāo)準(zhǔn)電機(jī)參數(shù)合理匹配鏡片大小，避免小功率大負(fù)載的情況發(fā)生。

2 外后視鏡NVH設(shè)計(jì)常用方法

2.1 符合NVH流線型的造型方案設(shè)計(jì)

1）造型可行性分析

二維效果圖的可行性分析→CAS可行性分析→B面可行性分析→A面造型可行性分析→造型凍結(jié)。

2）制作典型斷面

圖2

3）整車空氣動(dòng)力學(xué)分析

圖3

通過CFD - 外飾空氣動(dòng)力學(xué)分析，通過外后視鏡造型面對(duì)風(fēng)阻系數(shù)的影響校核，說明能夠滿足整車相關(guān)NVH性能要求。

4）造型CAS面發(fā)放，進(jìn)行NVH性能評(píng)審(制作物理模型)

圖4

★要求：正視時(shí)外后視鏡與車身間距上寬下窄；俯視時(shí)外后視鏡與車身間距前窄后寬，通過夾角的大小過渡，減少風(fēng)阻負(fù)壓，從而利于減小風(fēng)噪。

圖5

2.2 基于NVH的外后視鏡固定結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)

1）為了防止產(chǎn)生風(fēng)噪聲，外后視鏡底座蓋板要求不高于側(cè)圍以及前三角蓋板，面差要求1.0mm±1.0mm。

圖6

圖7

2）外后視鏡底座安裝平面應(yīng)設(shè)計(jì)密封膠墊，密封面必須保證完整，寬度≥8mm。

3）外后視鏡所有安裝孔均需采用膠墊三層膠筋密封，保證外后視鏡與車門鈑金的密封：最外沿一般采用整圈密封海綿或者凸筋，第二道在平面鈑金處設(shè)置整圈凸筋，第三道則為各安裝點(diǎn)周圍的凸筋（包括接插件過孔周邊的密封）。

圖8

4）外后視鏡安裝的所有避讓孔均需要進(jìn)行密封設(shè)計(jì)。

圖9

5）外后視鏡的線束必須固定，接插件固定在鑄鋁底座上或者引出與線束接插后固定在車門內(nèi)鈑金上，防止產(chǎn)生異響。

圖10

2.3 基于NVH的CAE模態(tài)分析

1）通過對(duì)不同造型的外后視鏡進(jìn)行CAE模態(tài)分析，明確造型對(duì)NVH的優(yōu)化方向

①后視鏡區(qū)域面聲源云圖分析

通過分析比較各工況下后視鏡區(qū)域的面聲源云圖，確認(rèn)方案中后視鏡基座部分的面聲源強(qiáng)度滿足情況。

圖11

②后視鏡區(qū)域體聲源云圖分析

通過分析截面上的體聲源云圖，確認(rèn)模型四極子聲源強(qiáng)度及位置是否改善，明確造型優(yōu)化的方向。

圖12

③后視鏡區(qū)域流場(chǎng)分析

通過分析截面上的低壓區(qū)以及流動(dòng)狀態(tài)的變化，確認(rèn)外后視鏡區(qū)域的低壓區(qū)狀態(tài)以及氣流流動(dòng)狀態(tài)，明確造型改變對(duì)其變動(dòng)的影響。

圖13

④側(cè)窗區(qū)域湍流動(dòng)能分析

通過分析各種造型的側(cè)窗湍流動(dòng)能圖，確認(rèn)動(dòng)能的變化，明確造型修改的方向。

圖14

2）通過外后視鏡結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及重量預(yù)估進(jìn)行CAE模態(tài)分析

按照車門數(shù)模構(gòu)建外后視鏡安裝點(diǎn)剛度分析有限元模型，約束門鎖和鉸鏈處的所有自由度，以后視鏡的最前點(diǎn)的X坐標(biāo)，最左點(diǎn)的Y坐標(biāo)，最高點(diǎn)的Z坐標(biāo)構(gòu)建的點(diǎn)作為加載點(diǎn)。

圖15 后視鏡安裝點(diǎn)剛度分析模型

工況一：在加載點(diǎn)出施加X軸負(fù)方向300N的力

工況二：在加載點(diǎn)出施加Z軸負(fù)方向300N的力

圖16 施加作用力時(shí)剛度位移云圖

根據(jù)加載得出加載點(diǎn)的各方向的位移量以及剛度值確認(rèn)是否能夠滿足設(shè)計(jì)要求。

3 結(jié)論

文章闡述了外后視鏡在正向設(shè)計(jì)過程中NVH方面的設(shè)計(jì)要點(diǎn)及相關(guān)技術(shù)要求，明確了外后視鏡的關(guān)鍵NVH性能影響要素，并且從造型分析、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及CAE輔助分析等方面來詳細(xì)說明外后視鏡在NVH設(shè)計(jì)方面的相關(guān)步驟及要求。

文章為外后視鏡NVH性能的正向開發(fā)提供了一種全面細(xì)致的設(shè)計(jì)開發(fā)方法，具有很強(qiáng)的指導(dǎo)借鑒意義。