汽车NVH性能开发中的模态分布表及重要性

汽车上存在很多模态，要避免NVH问题的出现，或者解决已经存在的NVH问题，如果问题频率较低，则主要通过模态规划来实现，如果问题的频率较高，则主要通过声学包装来实现。简单地讲，就是通过模态分离，以避免出现共振。

在整车设计过程中，始终伴随着一张模态规划表，如表4.3.14所示，包括激励分布和模态分布。这张模态规划表用来指导汽车的NVH设计，因此，模态规划表非常重要。在这张表中，包括激励、传递路径和主要模态、相关联的激励和模态之间的分布一目了然。

汽车的主要激励来自于动力总成和路面，以及一些旋转部件的不平衡力。

动力总成激励中包含多种构成成分，通常以发动机点火阶次为主。例如对于常用的四缸发动机，其主要激励为二阶。

路面激励一般频率较低，低于20Hz。路面的种类不同，激励类型也不同。常见的有周期性凸凹不平路面，如防滑路和铺石路等有一定间隔凸凹不平的路面。另外还有高速公路的路面，其激励是全频段的位移。

汽车上还有一些旋转零部件，工作时会产生不平衡激励，如轮胎、传动轴、风扇等。这些不平衡激励的频率与工作转速相关。不平衡量来自于制造和装配误差，误差超标时将会产生过大的激励。轮胎的不平衡量如果过大，所产生的激励会通过悬架系统传递到车身、转向系统，引起转向盘圆周方向的振动，即摆振。摆振一般发生在车速较高时，具有很高的危险性。

汽车上的一些重要模态都要在模态分布表上有体现。如车身的弯曲和扭转模态、转向盘模态、悬架系统模态、动力总成刚体模态、排气系统模态、车内声腔模态、车身板件的局部模态等。

当然，并不是要求所有的模态都必须避开。要求避频的只是相关联的模态。如车身的弯曲模态和发动机的激励。特别是对于前横置发动机，发动机的转矩与车身的弯曲模态方向一致，因此这二者必须避开，否则会有很大的风险，出现问题时也很难改进。

表4.3.14 整车模态分布表

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整车模态设计注意事项如下：

①从驾驶平顺性角度而言，动力总成悬置系统刚体模态频率最低不小于7Hz，最高应处于隔振有效频段内即小于17.7Hz。

②动力总成悬置系统刚体Roll模态频率应控制在1/3～1/2倍激励频率范围，一般为10～12Hz。

③前轮上下跳动模态频率应避开动力总成刚体Bounce模态。

④转向系统模态频率应高于怠速带载激励频率2～3Hz，一般设定为高于35Hz。

⑤车身弯曲模态及各子系统或部件的模态频率应避开怠速激励频率范围。

⑥不同子系统模态频率之间应合理错开，尽量避免耦合。

⑦座椅模态频率应高于车轮簧下跳动模态3Hz，且低于怠速点火频率3Hz。

⑧前舱盖、后背门模态应避开车身模态（＞2Hz）及车内空腔模态频率5Hz，车门应避开车内空腔模态5Hz。