随着汽车技术的不断发展和物质生活水平的提高，人们对汽车乘坐舒适性的要求也越来越高，解决好NVH（噪声、振动、异响）问题是改善汽车乘坐舒适性的重要内容。作为汽车传动系统的主要部件，传动轴在汽车行驶中起着传递运动及动力的作用，由于传动轴本身的运动学和动力学特点，不可避免地存在着振动现象。调控汽车传动轴的异常振动是解决NVH问题的关键环节之一，而安装减振圈就是调控传动轴异常振动的主要手段。

减振圈是一个质量弹簧阻尼系统，其作用是调控传动轴一阶弯曲模态引起的异常振动，但不会影响传动轴的平衡、扭转等特性。恰当调节减振圈的质量、刚度、阻尼等参数，可以阻断异常振动的传播途径，取得优异的降噪防振效果。

本文以减振圈质量、三个方向刚度及三个方向阻尼为设计变量，以最低峰值对应频率大于某经验值为约束函数，以最高峰对应的频率最大为优化目标，对某款车型横向传动轴减振圈进行优化分析。

2 优化模型的建立

传动轴的响应与传动轴的尺寸规格、材料特性和边界条件有关，而且理论上是一个拥有无数模态的连续结构。不过通常情况下，只有当传动轴的一阶弯曲模态受到激发时才能引起明显的共振问题，此时外界激励的频率与传动轴本身的一阶固有频率重合，在传动轴中部引起较大的动态位移。这种由传动轴一阶弯曲模态共振造成的汽车NVH问题可以通过在传动轴上安装减振圈来解决。图1表明，减震圈显著的改变并调控了传动轴的振动特性曲线。与传动轴一样，由钢铁质量、橡胶弹簧组成的减振圈也是一个具有本身固有频率的振动系统。减振圈与传动轴构成的组合系统将具有两个共振频率，分别位于原传动轴共振点两侧，而且组合系统的两个新共振频率及振动幅度可以通过减振圈的质量、刚度和阻尼系数来控制^[1]。

有限元模型为采用HyperMesh进行前处理，单元类型为实体四面体单元和六面体单元，限制轴和轴套的3个方向位置自由度及轴向旋转自由度，计算减振圈处Z向动刚度，以减振圈主要参数：质量、三个方向刚度值及三个方向阻尼比的值为设计变量，以最低峰值对应频率大于某经验值为约束函数，以最高峰对应的频率最大为优化目标，采用HyperStudy进行优化分析，优化分析流程^[2]如图3所示，设计变量如表1所示：

3 优化结果分析

图4所示为优化过程中各响应迭代过程曲线，优化结果如表2所示。通过优化，根据优化方案进行减振圈处Z向动刚度计算，如图5所示，可以看出，优化后曲线最高峰的峰值所对应的频率由124Hz增加为127Hz，整条曲线向右移动。

4 结论

⑴减振圈可以改变传动轴的振动特性，有效的降低传动轴振动加速度峰值；

⑵通过HyperStudy优化方法，可以得到减振圈的质量、刚度、阻尼比等参数的最优化分布，避免了反复的尝试，减少减振圈匹配的开发周期。

5 参考文献

[1] 朱卓选.减振圈解决汽车传动轴的NVH问题.上海汽车,2003：14-16

[2] HyperStudy User's Guide. Altair Engineering, 2009

The Optimization and Design of Drive Shaft Vibration-Reduction Ring Based on HyperStudy

Shi Chaoliang Wang Xicheng Shi Jianpeng

Abstract: Vibration-reduction ring matches with drive shaft according to the design of some parameters on the basis of experience, to attain the objective of lower maximum frequency of vibration. If the parameters are not suitable, modify them. The optimization and design of drive shaft vibration-reduction ring are proceed in this paper. The parameters of vibration-reduction ring are set up as the design variable, such as mass, stiffness and damping. The optimal values of parameters were obtained, and the design period was decreased obviously.

Key words: Vibration-reduction ring Optimization HyperStudy

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