在開發(fā)商用車和乘用車時，為了整車的駕乘舒適性和減少動力系統(tǒng)振動向整車傳遞現(xiàn)象的發(fā)生，必須計算動力總成懸置系統(tǒng)的模態(tài)及解耦，以期達到良好的隔振效果和整車舒適性。動力總成懸置系統(tǒng)主要有幾個作用：

01

固定和支撐動力總成驅(qū)動反力，限制動力總成在各種工況下的位移量，防止與其它部件碰撞。

02

隔振作用，將動力總成的振動盡可能少的傳遞到車身。懸置系統(tǒng)隔振性能的核心就是解決剛體模態(tài)的頻率分配和振動耦合問題，簡言之就是關注動力總成的剛體模態(tài)和解耦率。

03

作為動力吸振器，吸收來自路面的振動激勵。

在車輛研發(fā)過程初期，傳統(tǒng)方法將車身或底盤系統(tǒng)（商用車車架）看作是質(zhì)量和剛度無限大，從而將整車動力系統(tǒng)總成解耦簡化為六個自由度振動剛體和由三個或四個彈性彈簧（BUSH）單元支撐組成的六自由度懸置系統(tǒng)的解耦問題。并利用優(yōu)化算法，基于數(shù)學規(guī)劃或啟發(fā)式算法對懸置剛度、安裝位置、安裝角度等進行優(yōu)化，保證懸置系統(tǒng)解耦。這種方法簡單、快捷。但是，這種方法忽略車身或車架剛度支撐影響，無法準確評估整車詳細模型動力系統(tǒng)解耦分布、各個懸置支撐方向的隔振率、車身或車架局部結構設計細節(jié)對關鍵頻率的影響等；因此，當開發(fā)過程中，當?shù)竭_整車有限元模型階段時，需要將懸置系統(tǒng)開發(fā)與整車性能評估結合起來，詳細評估動力系統(tǒng)總成解耦率、隔振率等。

在計算隔振率時，可以基于單個方向施加單位載荷，計算隔振率或基于動力總成懸置被隔離2端點的振動位移、速度或加速度，利用下面公式，確定懸置系統(tǒng)的隔振率：

其中：a主為主動端加速度；a被為被動端加速度。

NVH對懸置隔振率的要求?般為?于20dB即為合格，放寬點可以到15dB。

在車身詳細開發(fā)階段，為考察懸置布置方案設計對整車怠速、加速振動的影響，采用有限元方法，建立整車結構振動分析模型，用于整車怠速、加速工況振動分析。此模型由白車身、動力系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、底盤系統(tǒng)等構成，其中白車身在結合了玻璃、閉合件、集中質(zhì)量后成為了Trimmed Body；動力總成用剛體簡化；輪胎使用彈簧單元簡化。利用MSC Nastran SOL111求解器的頻響分析功能，進行整車狀態(tài)下振動分析，輸出方向盤、座椅導軌、動力懸置系統(tǒng)主被動測試振動響應，評估基于動力系統(tǒng)工作載荷下，整車響應和懸置隔振率。

整車振動激勵輸入：

施加發(fā)動機氣體爆發(fā)力、慣性力、慣性力矩在發(fā)動機曲軸中心處。載荷可以是基于理論計算或AVL等發(fā)動機性能模擬軟件，將發(fā)動機特性匯總到曲軸中心處。典型載荷如下表：

整車振動激勵輸出：

方向盤測點、座椅滑軌點、動力懸置系統(tǒng)主、被動點加速度。

基于MSC.Nastran分析過程定義：

考慮懸置系統(tǒng)動剛度與頻變阻尼影響，輸入如下圖：

為了準確評估結果，計算隔振率，減少開發(fā)周期，需要完成下列設置：

1、目前，OEM整車NVH模型規(guī)模一般都大于2000萬自由度，為了縮短計算時間，需要用到自動部件模態(tài)綜合法計算，設置如下：

2、 在整車系統(tǒng)中，動力總成剛體模態(tài)頻率、振型的識別與確認相比于簡化剛體模型要困難，為了準確識別動力總成剛體模態(tài)；同時，確定隔振率、模態(tài)頻率和振型是否滿足設計目標，需要借助MSC Nastran的節(jié)點動能和模態(tài)有效值質(zhì)量功能在眾多頻率中找動力總成剛體模態(tài)，并判斷其方向。定義如下：

圖：模態(tài)有效質(zhì)量輸出定義

基于總力總成在整車中占的質(zhì)量百分比和計算輸出的6個方向質(zhì)量、節(jié)點動能分布，能夠幫助我們準確識別關鍵設計指標。

3、為了快速處理輸出，計算動力總成系統(tǒng)隔振率，編制主、被動點配置文件，與pch或h5文件一起，python腳本讀取二者文件內(nèi)容，自動計算隔振率曲線，并自動與目標值對比。

對于隔振率低于目標值頻率點或潛在危險點，我們需要識別出該頻率下整車變形情況，即ODS分析，同時，為了識別出該狀態(tài)下，動力總成系統(tǒng)、車身等的模態(tài)參與和貢獻率等，需要定義被動點處隔振率方向上、特定頻率點的模態(tài)貢獻率。

圖：ODS輸出定義

圖：不達標頻率點ODS振型

模態(tài)貢獻率輸出定義：

SET 20 = 11217/T3

SET 90 = 72.5

PFMODE(FLUID,STRUCTMP=ALL,FLUIDMP=ALL,SORT=ABSD, SOLUTION=90) = 20

模態(tài)貢獻率分析結果：

總結

1、基于MSC Nastran整車詳細模型，可以在發(fā)動機或電機真實載荷激勵下，分析動力總成的隔振率，評估整車工作環(huán)境下，方向盤、座椅導軌等的振動響應情況；

2、MSC Nastran提供的功能：節(jié)點、模態(tài)有效質(zhì)量、ODS、模態(tài)貢獻率分析等能夠幫助開發(fā)快速的識別關鍵模態(tài)、位置等設計改進方向，提高產(chǎn)品性能；

3、基于自動部件模態(tài)法，可以在短時間內(nèi)完成千萬自由度以上的整車NVH分析，提升了傳統(tǒng)動力總成在整車開發(fā)中的應用范圍，克服了基于簡化模型，忽略橡膠頻變特性、車身和車架彈性的不足，能夠精確評估動力總成懸置動態(tài)性能。