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某SUV鼓噪性能優(yōu)化
2020-03-28 14:55:13· 來源：《科學(xué)技術(shù)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(jià)人員評價(jià)，采用LMS測試設(shè)備測試客觀數(shù)據(jù)，找出需要優(yōu)化頻率對應(yīng)的峰值。依據(jù)鼓噪產(chǎn)生的機(jī)理，從源路徑響應(yīng)
摘 要：針對某SUV鼓噪偏大的問題，通過專業(yè)的主觀評價(jià)人員評價(jià)，采用LMS測試設(shè)備測試客觀數(shù)據(jù)，找出需要優(yōu)化頻率對應(yīng)的峰值。依據(jù)鼓噪產(chǎn)生的機(jī)理，從源——路徑——響應(yīng)三方面，通過CAE分析和試驗(yàn)相結(jié)合的方法，優(yōu)化鼓噪頻率對應(yīng)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(jié)果可以為車輛鼓噪控制提供參考。
關(guān)鍵詞：SUV；鼓噪；機(jī)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(jià)人員評價(jià)，車內(nèi)鼓噪大。采用LMS測試設(shè)備進(jìn)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(yīng)頻率為36Hz。而目標(biāo)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(lì)源下產(chǎn)生的響應(yīng)。
2 機(jī)理描述
車輛在低速勻速行駛時(shí)，路面激勵(lì)輪胎，輪胎的扭轉(zhuǎn)模態(tài)被激勵(lì)起來，輪胎通過軸頭激勵(lì)懸架，懸架振動傳遞到副車架，進(jìn)而傳遞到車身，激勵(lì)車身板件振動，板件振動與車內(nèi)的密閉空氣發(fā)生強(qiáng)耦合作用，汽車在這種低頻耦合模態(tài)在激勵(lì)下如果響應(yīng)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(shí)也稱鼓振。這就是鼓噪產(chǎn)生的機(jī)理。
3 問題排查及優(yōu)化
從機(jī)理描述可以看出，引起鼓噪的原因可以從源、路徑、響應(yīng)三方面來排查。a.源：輪胎，通過匹配不同輪胎驗(yàn)證車內(nèi)噪聲變化；b.路徑：通過仿真分析找出前5個(gè)貢獻(xiàn)大的路徑，并通過工程方案驗(yàn)證。c.響應(yīng)：測試或仿真分析板件模態(tài)，基于激勵(lì)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(jìn)行主觀評價(jià)。主觀評價(jià)如果不能接受，不需要進(jìn)行下一步的測試，如果處于臨界狀態(tài)，需要進(jìn)行客觀測試。主觀評價(jià)后，評分是4.5分，總體不能接受，主觀評價(jià)評分標(biāo)準(zhǔn)如表1所示。
表1 鼓噪主觀評價(jià)打分表
① 主觀評價(jià)需要對鼓噪進(jìn)行評價(jià)，并依據(jù)整體感受對車輛鼓噪性能進(jìn)行分?jǐn)?shù)判定，主觀評價(jià)需要經(jīng)驗(yàn)豐富的專業(yè)評價(jià)人員進(jìn)行。
② 客觀評價(jià)依據(jù)車內(nèi)噪聲測試數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷?？陀^評價(jià)采用相對評價(jià)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(jìn)行鼓噪問題判定。
3.2 路徑優(yōu)化
路徑包括結(jié)構(gòu)傳播噪聲和空氣傳播噪聲兩種，結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(xiàn)量最大的路徑，然后優(yōu)化設(shè)計(jì)，制作樣件。
3.3 響應(yīng)優(yōu)化
車身是鼓噪的響應(yīng)部分，而鼓噪是典型的單一頻率激勵(lì)下的噪聲響應(yīng)，如果車身板件模態(tài)分布合理，避開激勵(lì)頻率，那么噪聲峰值會降低，進(jìn)一步，如果各個(gè)板件模態(tài)振動能夠相互抵消，那么噪聲峰值會進(jìn)一步的降低。
為了找出對鼓噪貢獻(xiàn)最大的板件，采用LMS設(shè)備對車身板件進(jìn)行模態(tài)試驗(yàn)，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(zhuǎn)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(lì)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(lì)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(diǎn)，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(jié)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(jié)構(gòu)。
弱化定位塊結(jié)構(gòu)后，對整車鼓噪進(jìn)行測試，結(jié)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(dá)到目標(biāo)值要求。
圖2 新定位塊結(jié)構(gòu)車輛鼓噪測試數(shù)據(jù)
4 結(jié)論
文章基于鼓噪機(jī)理，從源-路徑-響應(yīng)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(yīng)方面，后背門模態(tài)對鼓噪貢獻(xiàn)較大?；谂挪榻Y(jié)果做了相應(yīng)的控制方案，最終鼓噪達(dá)到目標(biāo)值，并且優(yōu)于某合資車水平。
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