摘 要：在純電動(dòng)汽車(chē)開(kāi)發(fā)過(guò)程中，如何有效基于有限元手段實(shí)現(xiàn)低頻結(jié)構(gòu)路噪的預(yù)測(cè)與優(yōu)化，對(duì)純電動(dòng)汽車(chē)NVH性能具有重要意義。文章基于Spindle Loads 方法對(duì)某型純電動(dòng)SUV 汽車(chē)在大粗糙路60km/h 工況下的低頻結(jié)構(gòu)路噪進(jìn)行仿真預(yù)測(cè)，通過(guò)與實(shí)車(chē)測(cè)試結(jié)果對(duì)比，顯示低頻結(jié)構(gòu)路噪有限元模擬結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果曲線整體趨勢(shì)一致性較好；對(duì)53Hz 與127Hz 風(fēng)險(xiǎn)頻率點(diǎn)原因進(jìn)行剖析并提出相關(guān)優(yōu)化方案，實(shí)車(chē)驗(yàn)證有效。

關(guān)鍵詞：路噪；有限元仿真預(yù)測(cè)；優(yōu)化

引言

當(dāng)純電動(dòng)汽車(chē)以中低速行駛在粗糙路面時(shí)，其主要的噪聲來(lái)源是路面不平順度引起的結(jié)構(gòu)噪聲（簡(jiǎn)稱(chēng)路噪）以及輪胎與路面相互作用引起的輪胎噪聲（簡(jiǎn)稱(chēng)胎噪）[1]。結(jié)構(gòu)噪聲具有中低頻特性[2]，主要頻率范圍50～250 Hz[3]，輪胎空氣噪聲頻率一般大于500 Hz[4]。該工況下的低頻結(jié)構(gòu)噪聲是客戶(hù)最難以接受的NVH 問(wèn)題之一，該問(wèn)題已經(jīng)引起各大純電動(dòng)汽車(chē)生產(chǎn)廠家的重視。對(duì)于純電動(dòng)SUV 車(chē)型而言，在改善低頻結(jié)構(gòu)噪聲時(shí)需要兼顧操縱穩(wěn)定性，但其底盤(pán)懸架相比與乘用車(chē)偏硬[5]，通過(guò)底盤(pán)優(yōu)化改善低頻路噪通常又與整車(chē)的操控性和耐久性相悖，因此對(duì)于純電動(dòng)SUV 車(chē)型而言低頻結(jié)構(gòu)噪聲改善是一項(xiàng)極具挑戰(zhàn)的工作。為此，如何有效基于有限元手段實(shí)現(xiàn)低頻結(jié)構(gòu)噪聲的預(yù)測(cè)，并對(duì)相關(guān)風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)進(jìn)行原因剖析從而改善低頻結(jié)構(gòu)噪聲水平具有重要意義。本文基于Spindle Loads 的方法，對(duì)某型純電動(dòng)SUV 車(chē)型在大粗糙路60km/h 工況下的低頻結(jié)構(gòu)噪聲聲壓曲線進(jìn)行仿真預(yù)測(cè)，并對(duì)風(fēng)險(xiǎn)頻率點(diǎn)原因進(jìn)行剖析，進(jìn)而提出相關(guān)優(yōu)化方案為后期路噪調(diào)校提供可靠依據(jù)。

1 整車(chē)路噪仿真預(yù)測(cè)1.1 路噪載荷采集

低頻結(jié)構(gòu)噪聲激勵(lì)源于輪胎與路面之間的碰撞，經(jīng)底盤(pán)懸架傳遞到車(chē)身進(jìn)而輻射出噪聲[3]。有限元仿真采用SpindleLoads 的方法預(yù)測(cè)整車(chē)路噪[6]，在試驗(yàn)場(chǎng)粗糙瀝青路10/14 路面，60km/h 工況下進(jìn)行載荷采集。在整車(chē)前后懸架轉(zhuǎn)向節(jié)位置布置三軸加速度傳感器，采集加速度載荷信號(hào)，如圖1 所示。有限元仿真整車(chē)模型中取點(diǎn)位置與測(cè)試狀態(tài)保持對(duì)應(yīng)一致，如圖2 所示。

1.2 求取輪心力載荷大小使用傅立葉變換，將前后懸架轉(zhuǎn)向節(jié)處測(cè)點(diǎn)加速度時(shí)域信號(hào)轉(zhuǎn)換成頻域信號(hào)，結(jié)合有限元仿真計(jì)算的輪心到轉(zhuǎn)向節(jié)傳遞函數(shù)即公式1[5]中的TF，得到輪心力載荷大小即SpindleForce[7]。整車(chē)路噪有限元模型如圖4 所示，整車(chē)模型包括車(chē)身、開(kāi)閉件、底盤(pán)、動(dòng)力總成及內(nèi)外飾等，內(nèi)外飾系統(tǒng)以質(zhì)量質(zhì)心的形式配重體現(xiàn)在模型中。

其中：

1.3 整車(chē)路噪仿真預(yù)測(cè)結(jié)果通過(guò)有限元方法求解計(jì)算得到的在大粗糙路60km/h 工況下整車(chē)路噪（駕駛員內(nèi)耳聲壓響應(yīng)）結(jié)果如圖5 所示。由圖5 可知，仿真結(jié)果與試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果曲線趨勢(shì)基本一致。根據(jù)整車(chē)路噪仿真與測(cè)試結(jié)果對(duì)比分析可知，在中低頻范圍內(nèi)主要問(wèn)題點(diǎn)為53Hz 與127Hz 對(duì)應(yīng)的峰值點(diǎn)處。

2 風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)原因剖析對(duì)于53Hz 對(duì)應(yīng)的問(wèn)題點(diǎn)，通過(guò)模態(tài)貢獻(xiàn)量發(fā)現(xiàn)，該峰值點(diǎn)處尾門(mén)跳動(dòng)模態(tài)貢獻(xiàn)較大，結(jié)果如圖7 所示。由于尾門(mén)存在一個(gè)壓迫聲腔的跳動(dòng)模態(tài)從而造成聲壓曲線在53Hz 處的聲壓峰值。根據(jù)以上分析提出優(yōu)化方案一：在尾門(mén)外板中部增加質(zhì)量為1.0kg，剛度108.32N/mm 的吸振器。有限元模擬結(jié)果如圖6 所示，53Hz 峰值點(diǎn)處聲壓降低1.71dB（A）。

對(duì)于127Hz 對(duì)應(yīng)的問(wèn)題點(diǎn)，通過(guò)傳遞路徑分析和節(jié)點(diǎn)貢獻(xiàn)量分析發(fā)現(xiàn)，路面激勵(lì)主要經(jīng)拖拽臂接附點(diǎn)（左側(cè)拖拽臂接附點(diǎn)編號(hào)為3010，右側(cè)拖拽臂接附點(diǎn)編號(hào)為3510）傳遞到車(chē)身，進(jìn)而引起后地板振動(dòng)，從而在127Hz 頻率點(diǎn)產(chǎn)生聲壓峰值，結(jié)果如圖9 所示。根據(jù)以上分析，提出優(yōu)化方案二：調(diào)整后地板相關(guān)焊點(diǎn)層級(jí)關(guān)系以強(qiáng)化地板與梁之間的搭接。有限元模擬結(jié)果如圖8 所示，127Hz 峰值點(diǎn)處聲壓降低0.71dB（A）。

3 風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)優(yōu)化方案驗(yàn)證根據(jù)以上有限元模擬結(jié)果，在工程樣車(chē)上進(jìn)行相關(guān)方案驗(yàn)證：方案一驗(yàn)證：在后備門(mén)中部加質(zhì)量塊，如圖11 所示。結(jié)果如圖10 所示，車(chē)內(nèi)52Hz 附近聲壓峰值降低4dB（A），實(shí)車(chē)驗(yàn)證效果明顯。

方案二驗(yàn)證：在后地板加沙袋。結(jié)果如圖12 所示，車(chē)內(nèi)127Hz 聲壓峰值降低3.3dB（A），實(shí)車(chē)驗(yàn)證效果較好。

4 總結(jié)本文基于Spindle Loads 方法，對(duì)某型純電動(dòng)汽車(chē)在大粗糙路60km/h 工況下的低頻結(jié)構(gòu)路面噪聲聲壓曲線進(jìn)行仿真預(yù)測(cè)，通過(guò)與實(shí)車(chē)測(cè)試結(jié)果對(duì)比，顯示路噪聲壓有限元模擬結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果曲線整體趨勢(shì)一致性較好；通過(guò)模態(tài)貢獻(xiàn)量、節(jié)點(diǎn)貢獻(xiàn)量和傳遞路徑分析，對(duì)53Hz 與127Hz 風(fēng)險(xiǎn)頻率點(diǎn)原因進(jìn)行剖析并提出相關(guān)優(yōu)化方案，實(shí)車(chē)驗(yàn)證有效。

作者：劉碩，湯萌，趙云，傅林，劉吉

作者單位：（威馬汽車(chē)科技集團(tuán)有限公司 成都研究院，四川 成都 610100）

來(lái)源：新能源汽車(chē)