刘双双 彭宜爱
安徽江淮汽车集团股份有限公司商务车公司 安徽合肥 230601
摘要：针对某 MPV 车型变速器支撑梁因结构共振增加谐振块导致的成本与重量增加问题，利用有限元方法重新设计零件结构，提高零件模态，并通过测试验证的方法实现结构的减重、 降本优化设计。
关键词：变速器支撑梁；车内振动与噪声；模态分析前言
动力总成悬置系统零部件模态设计对整车 NVH 性能至关重要，零部件模态不足，常造成
[1]
零部件共振问题 。本文是对某 MPV 车型变速器支撑梁进行结构优化设计，提高零部件模态
避免共振、取消谐振块，实现结构减重、降本，并通过试验测试确认优化方案有效。
1 问题描述及目标设定
某纵置 MPV 车型开发时测试发现发动机转速 3800rpm 附近整车存在严重的压迫耳膜声音，经排查为悬置变速器支撑梁共振导致；为减少项目开发周期，在变速器支撑梁上增加谐振块总成以解决此 3800rpm 共振问题，变速器支撑梁重量由 6.6kg 增加到 8.5kg，系统重量及成本均大幅增加，零件结构如下图 1 所示。零部件开发费用分摊完毕后，在保证 NVH 水平与现变速器支撑梁带谐振块状态相当的前提下，重新对变速器支撑梁进行设计，取消谐振块， 以达到悬置系统减重降本目的。
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图 1 原变速器支撑梁-谐振块结构
2优化方案
对变速器支撑梁固定在车身上的四个点使用SPC 全约束方法，仿真分析零件约束模态
[2]
。经多次结构优化，新方案在安装点不变前提下，采用 4mm 左右冲压板与 3mm 中间圆管梁
拼焊的结构（如图 2），仿真分析约束模态 359Hz（如图 3）,较原方案 3mm 上、下板冲压拼焊结构的 270Hz 仿真分析结果（如图 4）模态提高 33%；新方案变速器支撑梁重量 4.7kg,较原带谐振块方案重量降低 45%，满足在提高结构模态同时降低系统重量的要求。
图 2 新方案变速器支撑梁结构
图 3 新方案约束模态仿真值（359Hz）
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图 4 原方案约束模态仿真值（270Hz）
3测试验证
为对比验证新方案变速器支撑梁与原变速器支撑梁带谐振块状态 NVH 水平表现，在同一车辆上对两种变速器支撑梁状态进行换装，并就怠速开关空调、三档全油门加速、三档带档 滑行三种典型工况测试验证。
3.1怠速开关空调工况
经测试，怠速开关空调工况下新状态变速器支撑梁比原变速器支撑梁带谐振块状态整体 车内噪声小 0～1.7dB(A)，新方案车内噪声表现优于原方案，测试结果如表 1 所示:
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表 1 怠速开关空调工况车内噪声对比
3.2三档全油门加速工况
经测试，三档全油门加速工况下，新状态变速器支撑梁与原变速器支撑梁带谐振块状态 车内噪声水平相当，新状态变速器支撑梁振动比原状态变速器支撑梁带谐振块状态振动小0～0.14g，但因新状态变速器支撑梁较原支撑梁带谐振块状态质量大幅降低，新状态较原状 态支撑梁传递到车身端的振动略大，测试结果如下图 5、6 所示：
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图 5 三档全油门加速工况车内噪声对比
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图 6 三档全油门加速工况车身振动对比
3.3三档带档滑行工况
经测试，三档带档滑行工况下，新状态变速器支撑梁与原变速器支撑梁带谐振块状态车 内噪声水平相当，新状态变速器支撑梁振动比原状态变速器支撑梁小 0～0.16g，但因新状态变速器支撑梁较原支撑梁带谐振块状态质量大幅降低，新状态较原状态支撑梁传递到车身 端的振动略大，测试结果如下图 7、8 所示：
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图 7 三档带档滑行工况车内噪声对比
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图 8 三档带档滑行工况车身振动对比
经测试验证，三种典型工况下，新状态变速器支撑梁 NVH 表现水平与原支撑梁带谐振块状态表现接近，主观评价两种支撑梁在其它工况下振动与噪声水平相当，实现了变速器支撑 梁结构的减重、降本设计目标。
4结论
综上所述，利用有限元工具设计并提升零件模态，并辅以 NVH 测试验证的方法有效。在进行零部件优化设计同时兼顾零部件功能与性能表现、系统重量、成本，可以在产品先期方 案设计时一定程度上规避产品开发风险，对开发其他变速器支撑梁具有参考意义。
参考文献：
[1]庞剑,谌刚,何华.汽车噪声与振动-理论与应用[M].北京：北京理工大学出版社,2006 [2]HyperWorks10.0 User’s Manual [M].2010.