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汽车散热器总成对NVH 的影响分析
2021-09-12 12:35:19· 来源：汽车NVH云讲堂
由公式得出振动传递率曲线如图4 所示，从曲线可以看出只有当频率比ω/ωn 大于√2时，才有隔振效果，且随着λ�增加，隔振效果也逐渐增大。根据上述要求，散热器刚体模态应ωn小于ωj/√2，计算散热器软垫的总刚度要求如下，k 为四个软垫的并联刚度之和。
2.2 散热器软垫的振动传递率要求
汽车散热器通过软垫连接于车身，散热器软垫及车身侧刚度和散热器连接支架刚度共同组成系统如图5 所示。
散热器主动端支架、散热器软垫与车身被动端共同组成振动传递系统简化如图6 所示。
以上振动传递系统，振动从主动端支架传递到隔振器，再传递到被动端支架，定义振动传递率T 是有隔振器时传到被动端的力fb1与无隔振器传到被动端的力fb2的比值，其计算公式为
计算得到振动传递率T 和被动端支架刚度Kb，主动端支架刚度Ke以及散热器软垫刚度Kr的公式如下
从公式上看，悬置隔振效果取决于系统的总刚度：
（一）当无隔振器Kr时，主被动端的加速度值应相同；
（二）当Kb和Ke的刚度值是橡胶刚度Kr的5 倍时，有隔振器传递的力是无隔振器传递的力的0.29 倍，此时振动传递率为10.75dB，按此计算我们可以得到表1。
从表1 中可看出，为了保证散热器软垫有足够的隔振率，应控制Ke/Kr 和Kb/Kr，也就是控制散热器软垫车身安装点的动刚度和散热器侧动刚度与散热器软件刚度的比值，可根据散热器激励情况，散热器安装点到车内的VTF 等因素综合考虑。
3 散热器总成刚体模态对整备车身模态的影响
3.1 二自由度无阻尼系统的特征值计算
二自由度无阻尼系统如图7 所示，m1和m2分别为二自由度系统的两个质量，连接刚度分别为k1，k2和k3，其特征值ω1和ω2的计算方程为公式（7）。
式中：K11=K1+K2,K22=K2+K3,K12=K21=-K2
3.2 散热器总成刚体模态对整备车身模态的
影响在整备车身模型中，散热器和整备车身可简化为二自由度系统如图8，其中：散热器总成质量为m2，散热器总成与车身连接软垫的总刚度为k2，整备车身一阶弯曲模态的模态质量为m1，整备车身一阶弯曲模态的模态刚度为k1。其两阶模态频率分别f1和f2。
散热器质量及散热器总成与车身连接软垫的刚度所组成的单自由度系统如图9 所示。散热器系统刚体模态f3为
通过二自由度系统特征值公式（7）计算系统模态频率f1=ω1/2π，f2=ω2/2π。f1，f2和f3三阶模态频率随散热器软垫刚度k2的变化关系如图10 所示。
从图10 中可以看出随着散热器软垫刚度的提升，整备车身和散热器总成系统的模态f1、f2不断变化。主要分为以下三个区：
（一）刚度控制区
当散热器软垫刚度k2较低时，散热器对整备车身模态表现为刚度主要作用，散热器在整备车身安装时所表现的模态同散热器系统接地时Z 向刚体模态k3基本一致，此时，散热器刚体模态和整备车身一阶弯曲模态为解耦状态，散热器刚体模态对整备车身模态影响较低。
（二）模态耦合区
当散热器软垫刚度逐渐增加，进入模态耦合区，在此区域，散热器刚体模态与整备车身一阶弯曲模态相互作用，相互影响，此时系统模态识别的两阶模态振型均表现为弯曲模态。在设计过程中，如果整备车身一阶弯曲模态无法避频，可采用模态耦合区控制，将散热器刚体模态视为动力吸振器，调整整备车身一阶弯曲模态。
（三）质量控制区
当散热器软垫刚度f2增加到一定程度时，散热器对整备车身模态表现为质量主要作用，此时，整备车身一阶弯曲模态识别公式（9），整备车身一阶弯曲模态由于散热器质量的影响而降低。
从上述讨论可以看出，在项目初期设计过程中，根据分析的具体情况，通过调节k2将散热器刚体模态控制在合理的区域内。
4 散热器激励的模态避频
4.1 模态分布表
汽车各个系统是互相连接在一起的，相连接的系统的模态一定要分开，否则它们之间会发生模态耦合，当有激励存在时，会因为模态耦合导致响应放大。在设计过程中，散热器总成的刚体模态需和其他系统模态进行合理避频。
同时，这些模态也要和汽车的各个激励频率分开，以避免共振。因此需要制定模态分布表。在整车开发过程中，整车模态频率分布表指导各个系统的设计，调节各个系统的关系，即其中一个系统的频率发生变化的时候，就必须根据这张表来调整与之相连的系统的模态频率。模态频率规划表与整车噪声与振动目标一起成为汽车噪声设计最重要的指南[2]。
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