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    稳健可靠性方法在噪声, 振动和声振粗糙度(NVH) 之应用.pdf

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    稳健可靠性方法在噪声, 振动和声振粗糙度(NVH) 之应用.pdf

    2018汽车 NVH控制技术国际研讨会 稳 健 可靠性方法在噪声 , 振动和声振粗糙度 NVH 之应用 Robustness and Reliability Methods Applied in NVH 蔡萍 芳 Pingfang Tsai 中汽中心汽车工程研究院 特邀专家 Restricted NVH Committee of SAE-China 2018汽车 NVH 控制技术国际研讨会(江苏 苏州) 内容目 录 Contents 1. 从整车问题看设计 之 稳健 可靠性 2. 边界图 B - 图 3. 接口分析 4. 参数图 P - 图 5. 威布尔分析 6. NVH管理策略 7. 稳健可靠性对比六西格玛设 计 3 Restricted NVH Committee of SAE-China 2018汽车 NVH 控制技术国际研讨会(江苏 苏州) 4 从整车问题看设计之稳健可靠 性 共性问题 Systemic Issues ① 前排座椅的 噪声 ② 制动太硬 ③ 挡风玻璃括不乾静和 噪声 ④ 冷驱动起动 噪声 ⑤ 车窗调节器 噪声 ⑥ 减震器漏油 ⑦ 风噪声 ⑧ 柴油发动机排气堵塞 等等 召回 高千频 R/1000 TGW 共性 Restricted NVH Committee of SAE-China 2018汽车 NVH 控制技术国际研讨会(江苏 苏州) 先期工程的预防 Upfront Engineering Prevention NVH Iss ue s Found NVH 关 注的 数 量 Definition 定义 Production 生产 Verification 聚氨酯 vs.橡胶 改善旋转机构的平衡 Improving the Balance of a Rotating Mechanism IV. Reduce/Remove Noise 减 少 /消除 噪音 将移动或振动的零部件,如排气管、发动机或一些悬挂部件,安装上 聚氨酯 Polyurethane 或 橡胶衬套 /配方 Rubber Bushing 以抑制振动。 吸收 噪音或振动能量,例如泡沫噪音吸收器 Foam Noise Absorbers或调谐阻尼器 Tuned Mass/Vibration Dampers。 气流也倾向于拉到车门上,门必须密封 Seal。 降低震源强度,如用消声器 Muffler 使噪音源更安静。 V. Add Compensation Device 增加补偿装置 将来的发展趋势是 悬置刚度 等性能可以 调节变换 ,即 随着使用要求及路面工况的变换,达 到悬置的最佳使用状态 , 从而达到 减小振动、增加可靠性、提高整车舒适性的目的 。 使用 主动噪音消除 Active Noise Cancellation。 通过屏障(用于噪声)或隔离器(用于振动)中断噪声或振动路径。 VI. Disguise/Divert 伪装 /转移 忽略 Ignore 26 Restricted NVH Committee of SAE-China 2018汽车 NVH 控制技术国际研讨会(江苏 苏州) 怠速時座椅振动 Seat Vibration at Idling 实 物接触 Physical Contact 共 振能量传递 Energy Transfer 材 料 传 递 Material Transfer 发动机 Engine 座椅导 轨 Seat Rails 排气管 Exhaust 前地 板 Floor 悬置 Mount 变速箱 Trans. 车身 Body 座椅振 动 下纵 樑 /车架 Subframe  汽车的 发动机 是通过气缸体和变速箱壳上的支撑支承在车架上 。  采 用 三 点支 承法,而这些支承 橡胶衬套 是弹性的,目的是为了消除在汽车行驶中车架的扭变对发动机的影响, 以及减少 传给 地 板 的 振动和噪 音 , 从 而达到 减小振动、增加可靠性、提高整车舒适性的目的 。  在 发动机悬置 Engine Mount衬套, 小刚度 能提高 NVH性能,而 大的静态刚度 能够提高橡胶材料耐久性。 27 Restricted NVH Committee of SAE-China 2018汽车 NVH 控制技术国际研讨会(江苏 苏州) 启 动振动优 化 --发动机悬置 正 向开发 N1 发动 机差异 电机差异 装配差 异 N2 电机性能变化 电池电量衰减 N3 点火时间 点火次 数 N4 温度 湿度 臭氧 紫外线 N5 支架 螺栓 干 扰因 子 Noise Factors N 发动机 激励 预 载 荷 800 N 激励幅 值 0.1 mm 激励频 率 50 Hz 控 制因 子 高 度 外 径 半 径 材 料配方 响 应 输 出 X-方向 静钢度 Z-方向 静钢度 X-方向 动 钢 度 衬套 Bushing 错误状态 裂纹 变形 控 制因 子 缸压 喷油量 点火时间 点火能量 空气滤清器 响 应 输 出 座 椅振动 加 速 度 燃 烧 室 Combustion Chamber 正 信号因 子 燃油 空 气 控 制因 子 左悬 置钢度 右悬置钢度 后悬置钢度 响 应 输 出 座 椅振动 加 速度 发动机 悬置 Engine Mount 错误状态 振 动加速度 过大 信号因 子 燃油 空 气 供应商 NVH 团 队 发 动 机 团队 正交表的 参数设计 最佳 组 合 正交表的 参数设计 最佳 组 合 调校 组合 ① ③ ② 28 Restricted NVH Committee of SAE-China 2018汽车 NVH 控制技术国际研讨会(江苏 苏州) 前滚限制器衰减 Front Roll Resistor Degradation  橡胶刚度 是关键指标 Rubber Stiffness is key measure 失效模式 刚度减少 25  四个样本受到块循环测试和升高温度。 Four samples subjected to a block cycle testing and elevated temperature 105C. 前滚限制 器 Failure Threshold 失效临界 阀 值 25 Sample 1 3 2 4 刚度衰减数据 1 减少发动机位 移 Engine Movement。 2 对 NVH有最小的影 响 。 3 使 用聚氨 酯 Polyurethane 的 好处是,它不仅可以提高刚 度 Stiffness 而 不会产生过大的振 动 Vibration, 而且不会像橡 胶 Rubber 那 样变 质,因 此 衬 套件 的使用寿命大大增加 。 29 Restricted NVH Committee of SAE-China 2018汽车 NVH 控制技术国际研讨会(江苏 苏州) 刚度衰减模型 Stiffness Degradation Model For each part, the degradation path can be fitted with the following model 每个 前滚 限制 器的 衰减路径 的 拟合模型 Fitted Model如 下 𝑦𝑗 𝛽0 𝛽1 ln 𝑡𝑗 𝑒𝑗 j 1, 2, 3, 4 The model parameters are estimated using the least squares method. 使用 最小二乘方法 来估计模型的参数 ,𝛽0 ,𝛽1。 e.g. 1 0.25 0.2188 0.0996 𝒍𝒏 𝒕𝟏 Sample b0 b1 Pseudo Life tj 假性寿命 1 0.2188 0.0996 1.368 2 0.2111 0.1820 1.920 3 0.1705 0.1219 0.973 4 0.1897 0.1280 1.602 30 Restricted NVH Committee of SAE-China 2018汽车 NVH 控制技术国际研讨会(江苏 苏州) 前滚限制器的寿命分布 Life Distribution of Front Roll Resistors 0.46 The lower bound of 90 confidence interval for B10 is 0.46 lives, which is smaller than the requirement of 1.5 lives. 1.5 31 Restricted NVH Committee of SAE-China 2018汽车 NVH 控制技术国际研讨会(江苏 苏州) 稳健可靠 性 对比 六 西格玛设 计 32 稳健可靠性 Robustness Reliability 六西格玛设计 Design For Six Sigma DFSS Quality History/Warranty 质量历史 /质保 Critical To Satisfaction CTS 关键满意度 Boundary Diagram 边界图 D Define 定义 综合客户的需求和願望以及产品 /工艺历史 作为关键满意特性 Synthesize customer needs and wants and product/process history into objective Critical-To-Satisfaction characteristics Interface Analysis 接口 分析 Fishbone Diagram鱼骨图 P-Diagram P-图 System transfer function 系统传递函数 Y f( Xs) C Characterize 特性化 1 产生并选择概念 Generate and select concepts. 2 了解系统下传到关键质量 Understand system flow down to Critical – To - Quality. CAE / CFD / FEA 仿真 DOE 实验 设计法 Parameter Design 参数设计 O Optimize 优化 稳健性能设计 Design for Robust Performance Robustness Check List DVP R Weibull Analysis 韦布尔分析 Degradation Analysis 衰减分析 V Verify 验证 验证系统性能 Verify System Performance Restricted NVH Committee of SAE-China 协同团 队 Synergy Team 分析模型 可用 /适合吗 获取 /收集稳健性文档 质量历 史 , 边 界图 , 接 口分 析 , P-图 等 识 别 CAE/NVH 项 目的机会 进行 CAE / CFD / FEA / DOE分析 应 用参 数设计 否 是 修 改 / 建 立 现有的模型 是 否 CAE工程师和质量 工程师协同合作。 建模 正交表 推荐最佳设计方案 稳 健性指标 模型修 正 实车验证 2018汽车 NVH 控制技术国际研讨会(江苏 苏州) 33 Restricted NVH Committee of SAE-China 2018汽车 NVH 控制技术国际研讨会(江苏 苏州) 结 语 Conclusions 1. 整 车 /系统 NVH 是 一个 系统集 成 System Integration 的 问题,利用具有 系 统性的思维方式 的 稳 健 可 靠 性方 法规 避可 能 的 NVH 失效 , 並取 得 【 多 学科指 标 】 的 合理平衡 。 2. 将 稳健 可靠性设计理念 /方法 /工具融入到每一个开发阶段、整车所有的系统层级 System Cascade, 每 一个涉及的技术领域,才能实现整车产品的可靠性。 3. 系统的 稳健可靠性 极为重要,在各种 干扰因子 Noise Factors 的操作条件 下 ,我们都希望产品稳定可 靠,没有大的 NVH 的特性的 变动 。 4. 当 今的整车研发,计算机模 拟 /仿真 CAE Simulation 是 非常重要的一环,整 车项 目开始一直到最后生 产,都与计算机模 拟分 析密切相关,这样能更有效地工作 。 总 之,通 过 NVH属 性指 标 Attribute Indexes 的 整 合 ,平衡 , 用 团队协 作 Synergy Team 的 方 式 , 仿 真 /模 拟 计算大量的运 用 , 来 指导设 计 , 同 时重视 稳健可靠性 ,这样最终才能达 到 整 车 /系统 NVH 的 成功。 第 一次就设计到 位 34 Restricted NVH Committee of SAE-China 2018汽车 NVH 控制技术国际研讨会(江苏 苏州) 35 问 答 Q A

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