Background: Power units and drivetrain units including front axle drive are highly vibration active having a sufficient influence on passengers’ comfort during the vehicle motion. Necessary noise and vibration isolation are ensured with proper dynamic behavior of bushings and local dynamic stiffness of a supporting structure where the unit is mounted. Development of target stiffness properties of bushings and supporting structures as well as analysis of the NVH issues are conducted using multibody simulation. Ensuring the adequacy of the mathematical models for solving the given tasks is necessary.
Objective: Development and validation of the multibody mathematical models of the front axle drive (FAD) suspension with different content according to criteria of correlation of frequency response at the front axle drive bushings. Formulation of requirements to the multibody mathematical model for solving the NVH tasks for units with a single stage suspension as part of a vehicle.
Methods: Mathematical modeling of the front axle drive suspension is made in the MSC Adams multibody simulation software. Different approaches of modeling of dynamic properties of rubber-metal bushings and the local dynamic stiffness of a supporting structure are considered. In simulation, frequency response is determined as a result of a swept sine unit force. Measurements of frequency response at the mounts after the hammer impact at the axle drive body in chosen directions are used as a validation basis.
Results: The best correlation of the simulation results and the validation basis was achieved using description of rubber-metal bushings based on the Pfeffer model with scaling of properties as well as considering the front subframe flexibility using the reduced finite element model. Using of more sophisticated models of rubber-metal bushings does not contribute to better model adequacy. Considering the supporting structure flexibility as values of local dynamic stiffness has both positive and negative effects.
Conclusions: In order to solve the NVH tasks of units with a single stage suspension as part of a vehicle, like a front axle drive, it is necessary to use proper inertia data, description of dynamic behavior of bushing based in the Pfeffer model and considering supporting structure flexibility in the unit mount points.
Обоснование. Силовые установки и агрегаты трансмиссии и привода автомобиля, в число которых входит передняя главная передача, обладают высокой виброактивностью, которая оказывает существенное влияние на комфорт пассажиров при движении автомобиля. Необходимая шумо- и виброизоляция обеспечиваются динамическими характеристиками упругих опор и локальной динамической жёсткостью несущей системы в точках крепления агрегата. Формирование целевых характеристик жёсткости опор и несущих систем, а также анализ проблем шумо- и виброизоляции осуществляются при помощи многозвенного математического моделирования. Обеспечение адекватности математических моделей для решения данных задач является необходимым.
Цель — разработка и валидация многозвенных математических моделей подвеса передней главной передачи (ПГП) с различным составом по критериям соответствия частотного отклика на опорах передней главной передачи. Формирование требований к многозвенной математической модели для решения задач виброактивности агрегатов с одним контуром подрессоривания в составе автомобиля.
Методы. Математическое моделирование подвеса передней главной передачи осуществляется в среде многозвенного моделирования MSC Adams. При моделировании рассмотрены несколько методов моделирования динамических свойств резинометаллических опор и несколько способов учёта локальной динамической жёсткости несущей системы. В расчётах определялся частотный отклик звеньев модели при действии единичного синусоидального силового фактора переменной частоты. В качестве валидационного базиса используются замеры частотного отклика на опорах при ударе модальным молотком по картеру главной передачи в выбранных направлениях.
Результаты. Наиболее полное совпадение результатов моделирования валидационному базису было достигнуто при использовании описания резинометаллических опор по модели Пфеффера с масштабированием характеристик, а также при учёте податливости переднего подрамника в виде редуцированной конечноэлементной модели. Использование более сложных моделей резинометаллических опор не способствует улучшению адекватности модели. Учёт податливости несущей системы в виде значений локальной динамической жёсткости имеет как положительный, так и отрицательный эффект.
Заключение. Для решения задач виброактивности агрегатов с одним контуром подрессоривания в составе автомобиля, таких как передняя главная передача, необходимо использовать корректные инерционные характеристики агрегатов, описание динамических свойств опор по модели Пфеффера и учёт податливости несущей системы в точках крепления агрегата.