汽車振動分析的案例
《汽車振動分析》靳曉雄
如題：《汽車振動分析》靳曉雄
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汽車振動噪音分析
為達到下面的目的作為一種嘗試將有關振動、噪聲、乘坐的舒適性、駕駛性的穩定性的現象總結成一套機械裝置、思考方法、降低方法的資料
汽車振動噪音分析.pdf
汽車懸架振動分析資料
汽車懸架振動分析資料
汽車振動系統的簡化及數學模型的建立.pdf
汽車振動系統狀態空間模型的研究.pdf
仿真APP在汽車電池包隨機振動分析中的應用
汽車電動化、智能化、綠色化發展已成為全球各國應對氣候變化、實現低碳發展的共同選擇。在此背景下，新能源汽車持續高速發展。電池包作為新能源汽車的“心臟”，是其主要動力來源，直接影響車輛的續航里程與行駛安全。電池包結構的安全可靠性對新能源汽車至關重要，同時也是衡量新能源汽車產品競爭力的重要指標之一。
圖1 新能源汽車電池包結構示意圖
汽車在路面行駛時，會遭遇到較為復雜的路面工況，比如顛簸路、補丁路、坑洼路等，這些路面不平度所產生的激勵通過車身傳遞給電池包。為了確保結構不受破壞，電池包必須具備足夠的強度來承受路面的隨機載荷。
通常獲取電池包結構振動特性的途徑包括數值仿真與試驗方法。試驗方法可依據《GB38031-2020電動汽車用動力蓄電池安全要求》進行測試，該國標對于不同類型車輛及振動測試條件等均有明確說明。但試驗方法需要物理樣機，測試過程較長、成本較高。鑒于電池包內部結構復雜，且設計變更頻率較高，因此借助數值仿真的手段可大幅提升產品優化迭代的效率，縮短研發周期，降低測試成本。
電池包隨機振動仿真可用于評估電池包在振動條件是否滿足結構性能要求。這種分析方法有效確保了電池包在汽車正常行駛過程中不產生振動破壞。通過隨機振動仿真，可以識別結構振動風險以及潛在的結構失效位置，進而采取相應的措施來改善設計或加強結構，提高電池包的可靠性和安全性。
展開 
電動汽車驅動電機振動噪聲問題分析優化
（1）直流電機：早期在汽車上使用的驅動電機，它將直流電能轉換為機械能來驅動汽車行駛，其結構如圖 1 所示。但因為其轉速較低，逐漸不能滿足人們對高速度的需求，同時其可靠性低，維護起來較復雜，因此其在電動汽車上的應用逐漸減少。
（2）交流異步電機：結構簡單，穩定性高，通用性強，抗震性能好，與直流電動機相比，其效率更高，其結構如圖 2 所示，目前在大功率的電動汽車上使用較多 [4]。
（3）永磁式電機：分為兩類，一種是無刷直流，另一種是永磁同步。其結構簡單，功率因數高 [5]，運行效率高，振動噪聲小，永磁同步根據轉子磁路結構可以分為兩種，分別為內置式和表貼式，其結構如圖 3，圖 4 所示，目前被廣泛使用在電動汽車上，有較大的發展前景。
（4）開關磁阻電機：在現有的驅動電機中，擁有更加簡單的結構，其結構如圖 5所示。同時，可靠性高，控制策略簡單，效率高，成本低等優勢促進了它的發展。但是其噪聲和振動較大，目前在電動三輪車上使用較多。
3 驅動電機振動噪聲問題
3.1 驅動電機振動噪聲形勢
目前，整個電動汽車行業都面臨著驅動電機的振動噪聲挑戰。一方面，就傳統的內燃機汽車而言，主機廠對其擁有豐富的治理振動噪聲的經驗，但用驅動電機替代內燃機以后，不僅汽車行駛時的動力來源發生變化，而且電動汽車的傳動系統、振動噪聲的傳遞路徑和傳統內燃機汽車相比較也發生了變化，其傳動原理如圖 6 所示，這讓主機廠處理電動汽車驅動電機振動噪聲問題時比較棘手；另一方面，就傳統的電機而言，電機廠對其擁有豐富的治理振動噪聲的經驗，但是這些相關經驗并不能完全適用于處理用于驅動整車的驅動電機。
展開 汽車行業振動噪聲分析的六種方法
01 有限元
很常用的結構模態分析方法。軟件工具包括，ANSYS，ABAQUS，hyperworks，MSC有限元軟件等。
02 邊界元
主要用于噪聲分析。軟件工具有Virtual.Lab，屬于LMS旗下產品。
03 多體動力學
主要用于分析剛體動力學，剛柔耦合動力學等。軟件工具有ADAMS。
04 統計能量分析
主要用于分析中高頻噪聲振動。軟件工具有AutoSEA。
05 傳遞路徑分析（TPA）
主要用于分析各路徑的振動噪聲傳遞貢獻。需要進行數據測試和處理，LMS公司有TPA數據處理軟件產品。
06 模態綜合法
該方法用于根據子結構的振動特性得出總體結構的振動特性。
展開 基于Ncode的新能源汽車電池包隨機振動疲勞分析
圖8 損傷結果
圖9 壽命結果
圖10 應力均方根
四、結果評價
對電池包支架進行振動疲勞分析，可以將電池包振動疲勞分析整個流程固化下來，包括PSD載荷、求解參數設置等，若后續需要更新模型或材料，直接在此模型上進行修改即可完成振動疲勞分析；通過分析可以預測電池包的支架疲勞損傷是否滿足要求，如本例中根據《GBT 31467.3-2015 電動汽車用鋰離子動力蓄電池包和系統 第3部分 安全性要求與測試方法》中7.1振動疲勞法規要求，按規定的功率譜密度及仿真時間，電池包總損傷為0.848。小于1，理論滿足法規要求。
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展開 某純電動汽車驅動系統24階振動噪聲的分析與優化
作者：馬敬丨湖南獵豹汽車股份有限公司
本文分析了純電動汽車驅動系統振動噪聲來源、傳遞路徑及優化路徑，并以某純電動汽車蠕行起步階段驅動系統24階噪聲為研究對象，提出了優化扭矩控制策略方案，有效減弱了蠕行起步階段驅動電機系統24階振動噪聲。
1 純電動汽車驅動系統噪聲來源與優化路徑
動力輸出裝置的電動化使得整車內外的噪聲趨于減小。近些年來，國內外學者已經有大量的研究表明電動汽車驅動電機系統的電磁噪聲是車內外主要的噪聲來源。文獻［1］定性分析了低次徑向力波是引起電磁振動和噪聲的主要來源。文獻［2］從極槽配合與永磁體削角的角度計算分析了更改電機參數對電機電磁噪聲的影響規律。文獻［3］從優化驅動電機定子沖片結構設計、提升槽滿率角度并整車驗證改善了電機本體的振動噪聲。文獻［4］從驅動電機的生產工藝方面入手探討了降低電機振動噪聲的措施。文獻［5］對電動汽車動力總成的振動噪聲的特性進行了研究，將驅動電機放置在系統中同減速器、懸置、傳動軸等作為一個整體研究及解決振動噪聲問題，單單只分析驅動電機、減速器已不再合理。文獻［6］基于振動噪聲傳遞路徑分析，使用對電機及減速器進行聲學包裹的方法實際驗證對改善車內高頻嘯叫有明顯效果。文獻［7］利用解析法和有限元法對變頻器供電時永磁電機的氣隙磁場、電磁激振力和噪聲的主要頻率進行分析得出：永磁電機在變頻器供電時定子的高次時間諧波電流在氣隙磁場中產生頻率與變頻器開關頻率相關的空間氣隙磁場諧波，其振動噪聲頻率主要分布在開關頻率及其倍數附近。
展開 福特汽車 | NVH模擬器怠速振動評審與分析
桌面模擬器是聲品質評審的標準配置，整車模擬器和道路模擬器是噪聲振動評審的高端定制配置。
來看一個案例——
主角：福特汽車
工具：整車模擬器
目的：怠速振動特性評審分析
案例背景
在這個項目中，福特汽車選擇了兩款非常接近的樣車：相同的動力總成，車身結構略有不同。一輛車輛（車輛A）具有可能不令人滿意的怠速振動特性，而另一輛車輛（車輛B）具有平均可接受的怠速振動特性。這些車輛使用的發動機是4缸發動機。
解決方案
如圖1和圖2，整車NVH模擬器能夠營造更接近真實場景的環境，幫助用戶理解車輛的噪聲振動特性的實際感受，加快車輛設計中的決策過程。在研究怠速工況的振動特性時，整車NVH模擬器同時再現車輛的怠速噪聲和振動，使評審更接近車輛的實際狀態，提供準確的評審。
圖1：整車NVH模擬器車內場景
圖2：整車NVH模擬器車外場景
分析過程
創建兩臺樣車的NVH模擬器模型后，在真實車輛環境下，分別模擬播放兩臺樣車的怠速噪聲振動特性，進行“背靠背”對比，研究兩臺樣車主觀評審結果之間的差異，如圖3。在主觀評審的同時，對噪聲振動客觀數據進行分析，對比兩臺樣車之間的差異。如圖4，在2階、4階等，存在差異。
圖3：主觀評審問卷1
圖4：噪聲分析對比
研究結果
通過控制各種噪聲振動特性參數，兩臺樣車主觀評審結果之間差異變得非常清晰。而且，研究結果表明，怠速工況下，噪聲和振動對人的主觀感覺都有貢獻，需要同時考慮噪聲振動兩種因素。
關于B&K工程咨詢服務
實現產品目標和提高產品性能并不總是容易的。讓試驗變得有意義并將結果轉化為行動也具有挑戰性。無論是短期項目還是長期項目，B&K都擁有經驗豐富的工程技術團隊，他們具備專業應用知識和行業洞察力。
展開 某純電動汽車驅動系統24階振動噪聲的分析與優化
在零部件的設計開發階段進行NVH的預測分析及研究，在整車零部件選型開發時進行相關各部件的模態分析，優化控制策略，可有效避免振動，降低車內及近場噪聲，有效縮短項目周期確保產品順利開發完成，并為后續新車型的開發提供指導。
圖9 優化前后噪聲測試對比圖
參考文獻：
［1］ 李曉華，黃蘇融，李良梓.電動汽車用永磁同步電機振動噪聲的計算分析［J］.電機與控制學報，2013，17（8）：37-42.
［2］ 宋志環，唐任遠，于慎波，等.電機參數變化對振動噪聲的影響研究［C］／／2008全國博士生學術論壇電氣工程論文集，2008：1696-1703.
［3］ 陳士剛，沙文瀚，杭孟荀，等.某款純電動汽車用驅動電機噪聲分析［J］.汽車零部件，2019（1）：22-24.
［4］ 李峰，張冬妮.降低電機振動和噪聲工藝措施的探討［J］. 電子機械工程， 2014 （2）：163-164.
［5］ 方源，章桐，于蓬，等.集中驅動式電動車噪聲特性分析與試驗研究［J］.振動與沖擊，2015，34 （13）89-94.
［6］ 阮詩頌，王淵明，裴永生，等.基于傳遞路徑的電驅總成的噪聲分析及優化［J］.汽車零部件，2019（4）82-85.
［7］ 唐任遠，宋志環，于慎波，等.變頻器供電對永磁電機振動噪聲源的影響研究［J］.電機與控制學報，2010，14（3）：12-17.
［8］ 車勇，劉浩，郭順生，等.基于聲學包設計的純電動汽車車內噪聲優化［C］／／中國汽車工程學會年會論文集，2013：1444-1447.
展開 某純電動汽車驅動系統24階振動噪聲的分析與優化
在零部件的設計開發階段進行NVH的預測分析及研究，在整車零部件選型開發時進行相關各部件的模態分析，優化控制策略，可有效避免振動，降低車內及近場噪聲，有效縮短項目周期確保產品順利開發完成，并為后續新車型的開發提供指導。
圖9 優化前后噪聲測試對比圖
參考文獻：
［1］ 李曉華，黃蘇融，李良梓.電動汽車用永磁同步電機振動噪聲的計算分析［J］.電機與控制學報，2013，17（8）：37-42.
［2］ 宋志環，唐任遠，于慎波，等.電機參數變化對振動噪聲的影響研究［C］／／2008全國博士生學術論壇電氣工程論文集，2008：1696-1703.
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［4］ 李峰，張冬妮.降低電機振動和噪聲工藝措施的探討［J］. 電子機械工程， 2014 （2）：163-164.
［5］ 方源，章桐，于蓬，等.集中驅動式電動車噪聲特性分析與試驗研究［J］.振動與沖擊，2015，34 （13）89-94.
［6］ 阮詩頌，王淵明，裴永生，等.基于傳遞路徑的電驅總成的噪聲分析及優化［J］.汽車零部件，2019（4）82-85.
［7］ 唐任遠，宋志環，于慎波，等.變頻器供電對永磁電機振動噪聲源的影響研究［J］.電機與控制學報，2010，14（3）：12-17.
［8］ 車勇，劉浩，郭順生，等.基于聲學包設計的純電動汽車車內噪聲優化［C］／／中國汽車工程學會年會論文集，2013：1444-1447.
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汽車空調箱鼓風機電機振動噪聲分析與控制研究
摘要：永磁有刷直流電機噪聲是汽車空調箱系統主要噪聲源之一，控制其振動噪聲對提高汽車乘坐舒適性尤為重要。首先，針對永磁有刷直流電機建立電磁場二維有限元模型，計算電機的瞬態磁場，分析電磁激振力特性；其次建立電機三維有限元結構模型，計算各階模態頻率，并通過模態實驗驗證有限元模型的準確性；然后將電磁激振力加載到三維結構有限元模型上，計算電機的瞬態動力學響應，發現在600 Hz振動位移最大，并通過電機振動響應實驗驗證了計算結果的準確性。在此基礎上，針對600 Hz 處的振動噪聲提出三種傳遞路徑優化方案:電機橡膠隔振墊結構優化、法蘭盤結構優化、電機安裝方式優化，并通過實驗驗證三種降噪方案的有效性。
隨著人們對汽車質量與舒適性要求越來越高，汽車NVH（Noise，Vibration and Harshness）已成為汽車品質的一個重要指標。對于新能源汽車而言，沒有發動機振動噪聲的掩蓋，汽車空調系統噪聲顯得尤為突出。永磁有刷直流電機廣泛應用于汽車空調系統鼓風機，其噪聲是空調系統鼓風機主要噪聲源之一。因此，抑制車用永磁有刷直流電機的振動噪聲，對提高汽車舒適性極為重要。
Parente D 等對用于雨刷的永磁直流電機在不修改轉子沖壓和斜槽的情況下，只優化永磁體的形狀來降低齒槽轉矩的峰值從而降低噪聲。Lee S H等針對減小內置式永磁電機的電磁噪聲提出一種基于削弱齒槽轉矩的方法。Tao S等通過優化極槽配合來降低電磁噪聲，實驗發現8極9槽電機比8極12 槽電機噪聲大15 dB(A)。左曙光等分析了不同極槽配合和繞組層數電機最低階徑向力波的階數和來源，并針對槽數相同極數不同電機的最低階徑向力波的幅值進行了比較,發現力波階數小的極槽配合會引起大的振動，而且對于相同槽數的電機，極對數大的電機的振動也更大。
展開 PPT|新能源汽車電機的電磁振動噪聲案例分析
PPT|新能源汽車電機的電磁振動噪聲案例分析
整車電機振動噪聲：某混合動力汽車電機噪聲分析和降噪設計
摘要
：混合動力電動汽車與傳統汽車相比結構差異較大。傳動系統及運行模式作了改變，致使傳動系統在不同模式下表現出不同的NVH問題。以某開發過程中的混合動力轎車動力總成為研究對象，針對其開發過程中出現的電機高頻噪聲過大問題，采取正向設計方法進行優化，提升了該電機的NVH性能，其聲品質有大幅提高。研究內容對工程實際具有指導意義。
關鍵詞
：混合動力電動汽車；NVH；電機
0 引言
混合動力電動汽車與傳統汽車相比結構差異較大．傳動系統及其運行模式作了改變。致使整車的振動噪聲與傳統車相比具有新特點，傳動系統在不同模式下表現出不同的NVH問題【I‘]，使得振動噪聲的控制更為復雜。較低的背景噪聲使得原來傳統汽車中被掩蓋的噪聲凸顯出來，電機的高頻電磁噪聲會嚴重降低車內噪聲的聲音品質，同時降低乘坐舒適性。另外。電機的高扭矩和高轉速特性對齒輪系統的高頻嘯叫噪聲控制提出了新挑戰，電動汽車動力總成振動噪聲問題不單單是發動機和變速器的結構噪聲和燃燒噪聲問題．傳動結構的變化導致發動機、電機、齒輪系統之間耦合振動更為復雜。目前針對電動汽車NVH研究的相關文獻較少。振動噪聲設計應該是正向設計而不是逆向設計。振動噪聲問題應該在設計階段就進行杜絕和優化，而不是出廠和售后問題。文中以某開發過程中的混合動力轎車動力總成為研究對象．對其開發過程中電機高頻噪聲過大問題進行正向設計，采取優化措施。提升了該電機的NVH性能。其聲品質有大幅提高，對工程實際有指導意義。
1 問題描述及NVH測試
該車型的動力傳動系由發動機、行星齒輪系統、主電機、電池組、后驅電機組成。樣車在試車階段純電動模式驅動。電機轉速6250r／min時，駕駛室存在高頻電磁噪聲，車內噪聲主觀評價較差，聲品質較差；另外起步階段電機的高頻電磁噪聲同樣較大。
展開 直播回顧｜汽車零部件可靠性分析之——振動試驗
上周四，國高材資深工程師徐老師為我們分享了精彩的《汽車零部件可靠性分析》系列課程第一講《零部件可靠性分析之—振動試驗》。
徐老師從四個模塊進行深入講解，①基本原理②標準及操作介紹③試驗技巧④測試案例分析。
直播回顧
（以上為部分直播ppt，完整版請進入知識星球訓練營獲取）
這次直播沒趕上怎么辦？
有直播回放！2種方法都可獲取資源
看步驟如下：
1：關注“國高材分析測試中心”，進入“知識星球”：
2：微信公眾號回復：
對話框回復1118，即可獲取回放鏈接，觀看直播回放。
11月25日本周四直播繼續，我們不見不散哦~
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