某微車驅(qū)動橋模態(tài)分析

胡禮，吳小東，陳海，郝鋅，孫偉元，李永放，陳志洋

（四川建安工業(yè)有限責(zé)任公司，四川 雅安 625000）

前言

隨著中國經(jīng)濟的高速發(fā)展，市場競爭日益激烈，人們對整車的要求也越來越高，這不得不要求整車廠以最低的成本在最短的時間內(nèi)推出質(zhì)量最好的產(chǎn)品。驅(qū)動橋作為微車最為重要的結(jié)構(gòu)傳動部件，極其影響整車的安全性、舒適性和穩(wěn)定性，所以設(shè)計的好壞將直接決定產(chǎn)品在市場上的聲譽。

本文以某微車驅(qū)動橋為例，通過在Hypermesh14.0 里進行網(wǎng)格劃分，然后用ABAQUS 進對某微車驅(qū)動橋進行模態(tài)分析，以確定改進后的結(jié)構(gòu)方案是否能夠改善模態(tài)頻率，以達到提升NVH 性能的目的，為微車驅(qū)動橋提供噪聲振動有效的解決方案，也為以后同類產(chǎn)品的研發(fā)提供設(shè)計參考。

1 有限元模型建立

由于驅(qū)動橋的連接件比較多，通過幾何模型的簡化處理，建立的有限元模型如下：

圖1 驅(qū)動橋原模型（中段短）

圖2 驅(qū)動橋新模型（中段長）

1.1 材料參數(shù)

為了以上兩個模型計算對比方便，現(xiàn)將材料參數(shù)統(tǒng)一要求如下：

彈性模量：210Gpa；

泊松比：0.28；

密度：7.9×103Kg/m3。

1.2 分析方法

運用ABAQUS 的模態(tài)分析方法，可以考察驅(qū)動橋結(jié)構(gòu)對整車NVH 的影響，從而避免出現(xiàn)共振的情況。在ABAQUS中，一共有三種計算模態(tài)固有頻率和振型的方法，分別是：自動多層次子結(jié)構(gòu)方法（AMS method）、子空間法 （Subspace method）、蘭索士法（Lamczos method）。這三種解法各有用處，需要根據(jù)模型的實際情況進行選擇。比較而言，蘭索士法首先推薦的。

蘭索士（Lanczos）法是一種將跟蹤法和變換組合起來的新的特征值解法，對計算非常大的稀疏矩陣幾個特征值問題最有效，特別是當(dāng)模型的規(guī)模比較大時，且需要提取多階振型時，蘭索士的方法速度更快。本文采用的是Lanczos 法計算驅(qū)動橋的前12 階模態(tài)。

1.3 分析目標(biāo)

根據(jù)某主機廠要求，該驅(qū)動橋的一階彎曲的固有頻率大于100Hz。

2 模態(tài)分析

本文中模態(tài)分析為自由模態(tài)分析，前六階為剛體模態(tài)，頻率全部為0，故不進行考察。只考察除去前六階剛體模態(tài)的后面6 階模態(tài)情況。

2.1 模態(tài)頻率

表1 模態(tài)分析結(jié)果

2.2 模態(tài)振型

圖3 一階（原模型）

圖4 二階（原模型）

圖5 一階（新模型）

圖6 二階（新模型）

2.3 NVH 測試

通過對4，5 檔加速時NVH 性能的表現(xiàn)可以看出，新模型中段在原模型基礎(chǔ)上增加了50mm 后，最大噪聲峰值降低了約10db，NVH 性能得到了大幅度改善。

圖7 四擋加速噪聲

圖8 五檔加速噪聲

2.4 分析比較

從上面的分析結(jié)果對比來看，新模型中段在原模型基礎(chǔ)上增加了50mm 后，模態(tài)頻率有所提升，第一階彎曲頻率達到了101HZ，滿足設(shè)計要求；從NVH 測試結(jié)果來看，最大噪聲峰值降低了約10db，NVH 性能得到了大幅度改善。

3 結(jié)論

本文通過對某微車驅(qū)動橋進行模態(tài)分析，得出新模型中段在原模型基礎(chǔ)上增加了50mm 后，模態(tài)頻率有所提升，第一階彎曲頻率達到了101HZ，能夠滿足設(shè)計要求，同時NVH性能得到了大幅度改善，最大噪聲峰值降低了約10db，為以后類似產(chǎn)品開發(fā)提供了寶貴的經(jīng)驗。