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某SUV鼓噪性能優(yōu)化

2020-03-28 14:55:13·  來源：《科學技術創(chuàng)新》  作者：句彥儒，王維松  
　
摘 要：針對某SUV鼓噪偏大的問題，通過專業(yè)的主觀評價人員評價，采用LMS測試設備測試客觀數(shù)據(jù)，找出需要優(yōu)化頻率對應的峰值。依據(jù)鼓噪產(chǎn)生的機理，從源路徑響應
摘 要：針對某SUV鼓噪偏大的問題，通過專業(yè)的主觀評價人員評價，采用LMS測試設備測試客觀數(shù)據(jù)，找出需要優(yōu)化頻率對應的峰值。依據(jù)鼓噪產(chǎn)生的機理，從源——路徑——響應三方面，通過CAE分析和試驗相結合的方法，優(yōu)化鼓噪頻率對應的峰值。優(yōu)化后，駕駛員耳部聲壓下降6.1dB，后排乘客耳部聲壓下降6.9 dB。通過客觀測試數(shù)據(jù)對比，優(yōu)于某合資車，優(yōu)化結果可以為車輛鼓噪控制提供參考。

關鍵詞：SUV；鼓噪；機理；CAE

1 問題描述

該SUV以40Km/h車速在水泥路上行駛，經(jīng)過專業(yè)的主觀評價人員評價，車內(nèi)鼓噪大。采用LMS測試設備進行客觀數(shù)據(jù)測試，車內(nèi)噪聲駕駛員耳部聲壓級最大為82.3dB，后排右座乘客耳部聲壓級最大為84.6dB，對應頻率為36Hz。而目標是：20Hz-60Hz頻率范圍內(nèi)車內(nèi)鼓噪駕駛員右耳小于77dB，后排右座乘客左耳小于80dB。駕駛員和乘客最大聲壓級在是同一頻率下發(fā)生，說明是在同一激勵源下產(chǎn)生的響應。

2 機理描述

車輛在低速勻速行駛時，路面激勵輪胎，輪胎的扭轉模態(tài)被激勵起來，輪胎通過軸頭激勵懸架，懸架振動傳遞到副車架，進而傳遞到車身，激勵車身板件振動，板件振動與車內(nèi)的密閉空氣發(fā)生強耦合作用，汽車在這種低頻耦合模態(tài)在激勵下如果響應過高，會在車內(nèi)產(chǎn)生很高的壓力脈動，引起人耳不適，甚至頭暈，惡心。這種現(xiàn)象常常稱為轟鳴，有時也稱鼓振。這就是鼓噪產(chǎn)生的機理。

3 問題排查及優(yōu)化

從機理描述可以看出，引起鼓噪的原因可以從源、路徑、響應三方面來排查。a.源：輪胎，通過匹配不同輪胎驗證車內(nèi)噪聲變化；b.路徑：通過仿真分析找出前5個貢獻大的路徑，并通過工程方案驗證。c.響應：測試或仿真分析板件模態(tài)，基于激勵頻率，根據(jù)相位原理來調(diào)整板件模態(tài)分布。

3.1 源優(yōu)化——輪胎匹配

匹配固鉑235/55/R19、錦湖235/55/R19、固特異245/45/R20三種輪胎，專業(yè)人員進行主觀評價。主觀評價如果不能接受，不需要進行下一步的測試，如果處于臨界狀態(tài)，需要進行客觀測試。主觀評價后，評分是4.5分，總體不能接受，主觀評價評分標準如表1所示。

表1 鼓噪主觀評價打分表
 
① 主觀評價需要對鼓噪進行評價，并依據(jù)整體感受對車輛鼓噪性能進行分數(shù)判定，主觀評價需要經(jīng)驗豐富的專業(yè)評價人員進行。

② 客觀評價依據(jù)車內(nèi)噪聲測試數(shù)據(jù)進行判斷?？陀^評價采用相對評價的方法，通過對比優(yōu)化車型與某同級別合資車型鼓噪數(shù)據(jù)進行鼓噪問題判定。

3.2 路徑優(yōu)化

路徑包括結構傳播噪聲和空氣傳播噪聲兩種，結構傳播噪聲在這里可以理解為輪胎的動態(tài)力，通過懸架、副車架傳遞到車身，引起車身板件振動，板件輻射噪聲到車內(nèi)，空氣傳播噪聲是輪胎與路面產(chǎn)生的噪聲，在空氣中傳播，并通過車身透射到車內(nèi)。而鼓噪問題屬于結構傳播噪聲。

路徑排查方法是采用Virtual Lab中的TPA仿真方法找出對鼓噪貢獻量最大的路徑，然后優(yōu)化設計，制作樣件。

3.3 響應優(yōu)化

車身是鼓噪的響應部分，而鼓噪是典型的單一頻率激勵下的噪聲響應，如果車身板件模態(tài)分布合理，避開激勵頻率，那么噪聲峰值會降低，進一步，如果各個板件模態(tài)振動能夠相互抵消，那么噪聲峰值會進一步的降低。

為了找出對鼓噪貢獻最大的板件，采用LMS設備對車身板件進行模態(tài)試驗，發(fā)現(xiàn)后背門模態(tài)與鼓噪頻率一致，都在36Hz附近，可見輪胎旋轉模態(tài)與后背門前后平動模態(tài)發(fā)生共振，后背門前后平動模態(tài)如圖1所示。

圖1 后背門前后平動模態(tài)
所以，后背門為了避開激勵頻率，一種方法是加吸振器，另外一種方法是調(diào)整后背門模態(tài)，避開激勵頻率。影響后背門模態(tài)的零件除了本體外，有鉸鏈、密封條、定位塊、緩沖塊和鎖?？紤]到車輛所處的階段，更改鉸鏈和鎖會影響車輛上市節(jié)點，改動困難很大。分別拆除密封條，定位塊和緩沖塊測試后背門模態(tài)，測試結果表明，對后背門前后平動模態(tài)影響最大的件是定位塊，所以需要弱化定位塊的結構。

弱化定位塊結構后，對整車鼓噪進行測試，結果如圖2所示，可以看出，駕駛員耳部聲壓76.2dB，后排乘客耳部聲壓77.7dB，達到目標值要求。

圖2 新定位塊結構車輛鼓噪測試數(shù)據(jù)
 
4 結論

文章基于鼓噪機理，從源-路徑-響應三方面排查鼓噪大的原因，源方面匹配不同輪胎對鼓噪影響較小，路徑方面，縱臂襯套剛度對鼓噪影響明顯，響應方面，后背門模態(tài)對鼓噪貢獻較大?；谂挪榻Y果做了相應的控制方案，最終鼓噪達到目標值，并且優(yōu)于某合資車水平。
 
 
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