一种压缩机支架的设计方法与流程

1.本发明涉及汽车结构设计方法技术领域，尤其涉及一种压缩机支架的设计方法。


背景技术：

2.当前新能源纯电车型，空调压缩机的布置主要布置在电机或者车身上；当放置在电机上时，因为电机悬置机构的存在，只要将压缩机支架模态设计足够高，即可避免相关nvh问题。
3.当空调压缩机放置在车身上时，现有的普通压缩机支架，分为两种，一是是纯铸铝支架，压缩机端的噪音振动大部分均传递到了车内；二是带有橡胶减震的支架，但是其橡胶减震效果设计较差。
4.这两种均无法有效衰减压缩机运转所造成的振动，这种振动会很快传递到车身，继而传递到车内，导致车内会产生明显的“嗡嗡”响。并且方向盘、地板、油门踏板等，都有明显的振感；极大影响车内乘客的乘坐舒适性。


技术实现要素：

5.鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种压缩机支架的设计方法，可以将衬套的刚度值快速有效的精确锁定，不仅完成了避频共振，保证了减振效果，也大大缩短了开发周期及人力物力成本。
6.本发明提供了一种压缩机支架的设计方法，所述压缩机支架包括支架本体、以及设置在所述支架本体上的车身端橡胶衬套和压缩机端橡胶衬套，所述设计方法包括：
7.获取压缩机的额定转速范围；
8.根据所述压缩机的额定转速范围确定所述车身端橡胶衬套的第一模态目标；
9.根据所述压缩机的额定转速范围确定所述压缩机端橡胶衬套的第二模态目标；
10.初步设定所述车身端橡胶衬套的第一动刚度值和所述压缩机端橡胶衬套的第二动刚度值；
11.基于所述第一动刚度值对所述车身端橡胶衬套进行模态仿真，根据仿真结果对所述第一动刚度值进行优化调整，直至满足所述第一模态目标；
12.基于所述第二动刚度值对所述压缩机端橡胶衬套进行模态仿真，根据仿真结果对所述第二动刚度值进行优化调整，直至满足所述第二模态目标。
13.可选地，所述根据压缩机的额定转速范围确定所述车身端橡胶衬套的第一模态目标，包括：
14.根据所述压缩机的额定转速范围下限值，确定所述压缩机转速的下限频率；
15.根据模态避频率要求确定第一模态目标，其中，所述第一模态目标低于所述压缩机转速的下限频率。
16.可选地，所述根据所述压缩机的额定转速范围下限值，确定所述压缩机转速的下限频率，包括：
17.根据以下公式确定压缩机转速的下限频率f1：
18.f1＝n1/60；
19.其中，n1为所述压缩机的额定转速范围下限值。
20.可选地，所述根据压缩机的额定转速范围确定所述车身端橡胶衬套的第二模态目标，包括：
21.根据所述压缩机的额定转速范围上限值，确定所述压缩机转速的上限频率；
22.根据模态避频率要求确定第二模态目标，其中，所述第二模态目标高于所述压缩机转速的上限频率。
23.可选地，所述根据所述压缩机的额定转速范围上限值，确定所述压缩机转速的上限频率，包括：
24.根据以下公式确定压缩机转速的上限频率f2：
25.f2＝n2/60；
26.其中，n2为所述压缩机的额定转速范围上限值。
27.可选地，所述基于所述第一动刚度值对所述车身端橡胶衬套进行模态仿真，根据仿真结果对所述第一动刚度值进行优化调整，直至满足所述第一模态目标，包括：
28.基于所述第一动刚度值对所述车身端橡胶衬套进行模态仿真，确定所述车身端橡胶衬套在一阶模态至六阶模态下的频率值；
29.当所述频率值不满足所述第一模态目标时，对所述第一动刚度值进行调整，并基于调整后的所述第一动刚度值对所述车身端橡胶衬套进行模态仿真，直至所述频率值满足所述第一模态目标时，输出新的所述第一动刚度值。
30.可选地，所述基于所述第二动刚度值对所述压缩机端橡胶衬套进行模态仿真，根据仿真结果对所述第二动刚度值进行优化调整，直至满足所述第二模态目标，包括：
31.基于所述第二动刚度值对所述压缩机端橡胶衬套进行模态仿真，确定所述压缩机端橡胶衬套在一阶模态至六阶模态下的频率值；
32.当所述频率值不满足所述第二模态目标时，对所述第二动刚度值进行调整，并基于调整后的所述第二动刚度值对所述压缩机端橡胶衬套进行模态仿真，直至所述频率值满足所述第二模态目标时，输出新的所述第二动刚度值。
33.可选地，所述设计方法还包括：
34.基于优化调整后的所述第一动刚度值和所述第二动刚度值，对整车进行噪声测试和振动测试。
35.可选地，所述对整车进行噪声测试和和振动测试，包括：
36.对驾驶室内进行噪声测试；
37.对方向盘进行振动测试。
38.可选地，所述压缩机支架包括四个所述车身端橡胶衬套和三个所述压缩机端橡胶衬套。
39.本发明实施例中提供的技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
40.本发明实施例提供的一种压缩机支架的设计方法，通过获取压缩机的额定转速范围；根据压缩机的额定转速范围确定车身端橡胶衬套的第一模态目标和压缩机端橡胶衬套的第二模态目标；然后初步设定车身端橡胶衬套的第一动刚度值和压缩机端橡胶衬套的第
二动刚度值；基于第一动刚度值对车身端橡胶衬套进行模态仿真，基于第二动刚度值对压缩机端橡胶衬套进行模态仿真，根据仿真结果对第一动刚度值和第二动刚度值进行优化调整，直至满足第一模态目标和第二模态目标。该设计方法可以将衬套的刚度值快速有效的精确锁定，不仅完成了避频共振，保证了减振效果，也大大缩短了开发周期及人力物力成本。
41.上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。
附图说明
42.通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。
43.在附图中：
44.图1是本发明实施例提供的一种压缩机支架的结构示意图；
45.图2是本发明实施例提供的一种压缩机支架的设计方法；
46.图3是本发明实施例提供的另一种压缩机支架的设计方法；
47.图4是本发明实施例提供的一种驾驶室噪声测试对比示意图；
48.图5是本发明实施例提供的一种方向盘振动结果示意图。
具体实施方式
49.为了更好的理解上述技术方案，下面将结合具体的实施方式对上述技术方案进行详细说明，应当理解本公开内容实施例以及实施例中的具体特征是对本技术技术方案的详细的说明，而不是对本技术技术方案的限定，在不冲突的情况下，本技术实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。
50.现有方案部分是不做减震设计，直接刚型连接于车身；或者做了一级减震设计，但是其橡胶的刚度选型往往是根据经验值进行粗略的选用，不仅减震效果不佳，而且经常会出现某个频段共振。
51.本发明实施例用于提供一种压缩机支架的设计方法，以解决上述技术问题。该设计方法用于确定压缩机支架各衬套的动刚度。为了更好的理解本发明，以下简单说明下本发明实施例提供的一种压缩机支架的结构示意图。
52.图1是本发明实施例提供的一种压缩机支架的结构示意图，如图1所示，压缩机支架100包括支架本体110、以及设置在支架本体110上的车身端橡胶衬套120和压缩机端橡胶衬套130。通过两级橡胶隔振来实现振动噪音的衰减。
53.在本实施例中，压缩机支架100包括四个车身端橡胶衬套120和三个压缩机端橡胶衬套130。支架本体110通过车身端橡胶衬套120连接乘用车车身，并通过压缩机端橡胶衬套130连接压缩机。
54.其中，支架本体110包括第一支架本体和第二支架本体，第二支架本体位于第一支架本体的一个表面上，且与第一支架本体呈角度布置。第二支架本体将第一支架本体的表
面分成两个部分。第一支架本体的表面的第一部分设有两个压缩机端橡胶衬套130。在第一支架本体的表面的第二部分设有一个压缩机端橡胶衬套130和两个车身端橡胶衬套120。第二支架本体上还设有两个车身端橡胶衬套120。
55.因为橡胶材料具有适量的阻尼，可以吸收振动能量，对高频振动能量的吸收尤为见效，通常在30hz以上已相当明显，安装有橡胶隔振器的振动机械在通过共振区时，甚至在接近共振区时也能安全地使用，不会产生过大的振动，不需另外配置阻尼器。橡胶隔振器能使高频的结构噪声显著降低(通常能使100～3200hz频段中的结构噪声降低达20db左右)，这对控制噪声极为有利。
56.本方案基于此，在压缩机本体的振动传递到压缩机支架时，其两者之间设置一级隔振，通过橡胶阻尼过滤掉部分振动；在振动继续通过压缩机支架向车身传递时，其两者之间设置二级隔振，再次通过橡胶阻尼滤掉部分振动，此时经过两次过滤的振动已经进行了极大的衰减，传递到车身上已经非常微小，因此振动在传递车内前，已被衰减隔绝掉。同时，橡胶对压缩机的高频噪音也进行了非常有利的控制。
57.图2是本发明实施例提供的一种压缩机支架的设计方法，如图2所示，该设计方法包括：
58.步骤s201、获取压缩机的额定转速范围；
59.步骤s202、根据压缩机的额定转速范围确定车身端橡胶衬套的第一模态目标。
60.步骤s203、根据压缩机的额定转速范围确定压缩机端橡胶衬套的第二模态目标。
61.步骤s204、初步设定车身端橡胶衬套的第一动刚度值和压缩机端橡胶衬套的第二动刚度值。
62.步骤s205、基于第一动刚度值对车身端橡胶衬套进行模态仿真，根据仿真结果对第一动刚度值进行优化调整，直至满足第一模态目标。
63.步骤s206、基于第二动刚度值对压缩机端橡胶衬套进行模态仿真，根据仿真结果对第二动刚度值进行优化调整，直至满足第二模态目标。
64.本发明实施例提供的一种压缩机支架的设计方法，通过获取压缩机的额定转速范围；根据压缩机的额定转速范围确定车身端橡胶衬套的第一模态目标和压缩机端橡胶衬套的第二模态目标；然后初步设定车身端橡胶衬套的第一动刚度值和压缩机端橡胶衬套的第二动刚度值；基于第一动刚度值对车身端橡胶衬套进行模态仿真，基于第二动刚度值对压缩机端橡胶衬套进行模态仿真，根据仿真结果对第一动刚度值和第二动刚度值进行优化调整，直至满足第一模态目标和第二模态目标。该设计方法可以将衬套的刚度值快速有效的精确锁定，不仅完成了避频共振，保证了减振效果，也大大缩短了开发周期及人力物力成本。
65.为了进一步的理解本发明，以下对上述实施例进行进一步说明。图3是本发明实施例提供的另一种压缩机支架的设计方法，如图3所示，该设计方法包括：
66.步骤s301、获取压缩机的额定转速范围。
67.例如，在本实施例中，压缩机的额定转速范围为800～5300rpm。
68.步骤s302、根据压缩机的额定转速范围确定车身端橡胶衬套的第一模态目标。
69.具体的，步骤s302可以包括：
70.根据压缩机的额定转速范围下限值，确定压缩机转速的下限频率；
71.根据模态避频率要求确定第一模态目标，其中，第一模态目标低于压缩机转速的下限频率。
72.示例性地，根据压缩机的额定转速范围下限值，确定压缩机转速的下限频率，包括：
73.根据以下公式确定压缩机转速的下限频率f1：
74.f1＝n1/60；
75.其中，n1为压缩机的额定转速范围下限值。
76.在本实施例中，n1＝800rpm，f1＝800/60＝13.33hz，即第一模态目标为低于13.33hz。
77.步骤s303、根据压缩机的额定转速范围确定压缩机端橡胶衬套的第二模态目标。
78.具体地，步骤s303可以包括：
79.根据压缩机的额定转速范围上限值，确定压缩机转速的上限频率；
80.根据模态避频率要求确定第二模态目标，其中，第二模态目标高于压缩机转速的上限频率。
81.示例性地，根据压缩机的额定转速范围上限值，确定压缩机转速的上限频率，包括：
82.根据以下公式确定压缩机转速的上限频率f2：
83.f2＝n2/60；
84.其中，n2为压缩机的额定转速范围上限值。
85.在本实施例中，n2＝5300rpm，f1＝5300/60＝88.3hz，即第二模态目标为高于88.3hz。
86.步骤s304、初步设定车身端橡胶衬套的第一动刚度值和压缩机端橡胶衬套的第二动刚度值。
87.在本实施例的一种实现方式中，可以根据经验值初步设定车身端橡胶衬套的第一动刚度值和压缩机端橡胶衬套的第二动刚度值。在本实施例的其它实现方式中，也可以根据其它方式确定，本发明对此不作限制。例如，相关技术中，可以根据质量m、减振橡胶动刚度(kd)和减振橡胶阻尼系数c等参数来确定动刚度值。
88.示例性的，在步骤s302和步骤s303的基础上，初步设定车身端橡胶衬套的第一动刚度值如下表1所示：
89.表1
90.方向xyz压缩机侧衬套(n/m)217878
91.初步设定压缩机端橡胶衬套的第二动刚度值如下表2所示：
92.表2
93.方向xyz车身侧衬套1(n/m)23823861
94.步骤s305、基于第一动刚度值对车身端橡胶衬套进行模态仿真，根据仿真结果对第一动刚度值进行优化调整，直至满足第一模态目标。
95.具体的，步骤s305可以包括：
96.基于第一动刚度值对车身端橡胶衬套进行模态仿真，确定车身端橡胶衬套在一阶模态至六阶模态下的频率值。
97.当频率值不满足第一模态目标时，对第一动刚度值进行调整，并基于调整后的第一动刚度值对车身端橡胶衬套进行模态仿真，直至频率值满足第一模态目标时，输出新的第一动刚度值。
98.在步骤s302和步骤s304的基础上，基于第一动刚度值对车身端橡胶衬套进行模态仿真的仿真结果如下表3所示：
99.表3
[0100] 1阶模态2阶模态3阶模态4阶模态5阶模态6阶模态结果5.7hz8.4hz13.7hz35.4hz38.1hz43.8hz
[0101]
可得出1、2阶均低于13.3hz，3阶几乎持平，由于1、2阶激励大，可优先尽量避频；3阶以上激励小，且有二级隔振，避频优先级次于1、2阶。
[0102]
其中，一阶模态是外力的激励频率与物体固有频率(第一阶)相等的时候出现的，此时物体的振动形态叫做一阶振型或主振型。一阶模态是外力的激励频率与物体固有频率相等的时候出现的，此时物体的振动形态叫做一阶振型或主振型。
[0103]
二阶模态是外力的激励频率是物体固有频率(第二阶)两倍的时候出现的，此时物体的振动形态叫做二阶振型。每个物体都具有自己的固有频率，在外力的激励作用下，物体会表现出不同的振动特性。
[0104]
需要说明的是，在本实施例的一种实现方式中，可以采用例如abaqus等仿真软件进行仿真。
[0105]
步骤s306、基于第二动刚度值对压缩机端橡胶衬套进行模态仿真，根据仿真结果对第二动刚度值进行优化调整，直至满足第二模态目标。
[0106]
可选地，步骤s306可以包括：
[0107]
基于第二动刚度值对压缩机端橡胶衬套进行模态仿真，确定压缩机端橡胶衬套在一阶模态至六阶模态下的频率值；
[0108]
当频率值不满足第二模态目标时，对第二动刚度值进行调整，并基于调整后的第二动刚度值对压缩机端橡胶衬套进行模态仿真，直至频率值满足第二模态目标时，输出新的第二动刚度值。
[0109]
在步骤s303和步骤s304的基础上，基于第二动刚度值对压缩机端橡胶衬套进行模态仿真的仿真结果如下表4所示：
[0110]
表4
[0111] 1阶模态2阶模态3阶模态4阶模态5阶模态6阶模态结果89.4hz137.3hz152.1hz158.5hz171.3hz200.7hz
[0112]
可得出激励最大的1阶高于88.3hz，且2阶及后面振型比1阶大幅提升，既保证了避频，也保证了强度。
[0113]
步骤s307、基于优化调整后的第一动刚度值和第二动刚度值，对整车进行噪声测试和振动测试。
[0114]
具体的，可以对对驾驶室内进行噪声测试，对方向盘进行振动测试。
[0115]
图4是本发明实施例提供的一种驾驶室噪音测试对比示意图，由图4可知，图中颜
色较深的曲线i表示未采用本实施例提供的压缩机支架的噪音曲线，图中颜色较浅的曲线ii表示采用了本实施例提供的压缩机支架的噪音曲线，对比i和ii可知，采用本实施例提供的压缩机支架后，驾驶室噪音更小。
[0116]
图5是本发明实施例提供的一种方向盘振动结果示意图，由图5可知，图中颜色较深的曲线iii表示未采用本实施例提供的压缩机支架的方向盘振动值曲线，图中颜色较浅的曲线iv表示采用了本实施例提供的压缩机支架的方向盘振动值曲线，对比iii和iv可知，采用本实施例提供的压缩机支架后，方向盘振动更小。
[0117]
本发明实施例提供的一种压缩机支架的设计方法，通过获取压缩机的额定转速范围；根据压缩机的额定转速范围确定车身端橡胶衬套的第一模态目标和压缩机端橡胶衬套的第二模态目标；然后初步设定车身端橡胶衬套的第一动刚度值和压缩机端橡胶衬套的第二动刚度值；基于第一动刚度值对车身端橡胶衬套进行模态仿真，基于第二动刚度值对压缩机端橡胶衬套进行模态仿真，根据仿真结果对第一动刚度值和第二动刚度值进行优化调整，直至满足第一模态目标和第二模态目标。该设计方法可以将衬套的刚度值快速有效的精确锁定，不仅完成了避频共振，保证了减振效果，也大大缩短了开发周期及人力物力成本。
[0118]
在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。
[0119]
类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，发明方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。
[0120]
应该注意的是上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的部件或步骤。位于部件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的部件。本发明可以借助于包括有若干不同部件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。