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某SUV鼓噪性能优化

2020-03-28 14:55:13·  来源：《科学技术创新》  作者：句彦儒，王维松  
　
摘 要：针对某SUV鼓噪偏大的问题，通过专业的主观评价人员评价，采用LMS测试设备测试客观数据，找出需要优化频率对应的峰值。依据鼓噪产生的机理，从源路径响应
摘 要：针对某SUV鼓噪偏大的问题，通过专业的主观评价人员评价，采用LMS测试设备测试客观数据，找出需要优化频率对应的峰值。依据鼓噪产生的机理，从源——路径——响应三方面，通过CAE分析和试验相结合的方法，优化鼓噪频率对应的峰值。优化后，驾驶员耳部声压下降6.1dB，后排乘客耳部声压下降6.9 dB。通过客观测试数据对比，优于某合资车，优化结果可以为车辆鼓噪控制提供参考。

关键词：SUV；鼓噪；机理；CAE

1 问题描述

该SUV以40Km/h车速在水泥路上行驶，经过专业的主观评价人员评价，车内鼓噪大。采用LMS测试设备进行客观数据测试，车内噪声驾驶员耳部声压级最大为82.3dB，后排右座乘客耳部声压级最大为84.6dB，对应频率为36Hz。而目标是：20Hz-60Hz频率范围内车内鼓噪驾驶员右耳小于77dB，后排右座乘客左耳小于80dB。驾驶员和乘客最大声压级在是同一频率下发生，说明是在同一激励源下产生的响应。

2 机理描述

车辆在低速匀速行驶时，路面激励轮胎，轮胎的扭转模态被激励起来，轮胎通过轴头激励悬架，悬架振动传递到副车架，进而传递到车身，激励车身板件振动，板件振动与车内的密闭空气发生强耦合作用，汽车在这种低频耦合模态在激励下如果响应过高，会在车内产生很高的压力脉动，引起人耳不适，甚至头晕，恶心。这种现象常常称为轰鸣，有时也称鼓振。这就是鼓噪产生的机理。

3 问题排查及优化

从机理描述可以看出，引起鼓噪的原因可以从源、路径、响应三方面来排查。a.源：轮胎，通过匹配不同轮胎验证车内噪声变化；b.路径：通过仿真分析找出前5个贡献大的路径，并通过工程方案验证。c.响应：测试或仿真分析板件模态，基于激励频率，根据相位原理来调整板件模态分布。

3.1 源优化——轮胎匹配

匹配固铂235/55/R19、锦湖235/55/R19、固特异245/45/R20三种轮胎，专业人员进行主观评价。主观评价如果不能接受，不需要进行下一步的测试，如果处于临界状态，需要进行客观测试。主观评价后，评分是4.5分，总体不能接受，主观评价评分标准如表1所示。

表1 鼓噪主观评价打分表
 
① 主观评价需要对鼓噪进行评价，并依据整体感受对车辆鼓噪性能进行分数判定，主观评价需要经验丰富的专业评价人员进行。

② 客观评价依据车内噪声测试数据进行判断。客观评价采用相对评价的方法，通过对比优化车型与某同级别合资车型鼓噪数据进行鼓噪问题判定。

3.2 路径优化

路径包括结构传播噪声和空气传播噪声两种，结构传播噪声在这里可以理解为轮胎的动态力，通过悬架、副车架传递到车身，引起车身板件振动，板件辐射噪声到车内，空气传播噪声是轮胎与路面产生的噪声，在空气中传播，并通过车身透射到车内。而鼓噪问题属于结构传播噪声。

路径排查方法是采用Virtual Lab中的TPA仿真方法找出对鼓噪贡献量最大的路径，然后优化设计，制作样件。

3.3 响应优化

车身是鼓噪的响应部分，而鼓噪是典型的单一频率激励下的噪声响应，如果车身板件模态分布合理，避开激励频率，那么噪声峰值会降低，进一步，如果各个板件模态振动能够相互抵消，那么噪声峰值会进一步的降低。

为了找出对鼓噪贡献最大的板件，采用LMS设备对车身板件进行模态试验，发现后背门模态与鼓噪频率一致，都在36Hz附近，可见轮胎旋转模态与后背门前后平动模态发生共振，后背门前后平动模态如图1所示。

图1 后背门前后平动模态
所以，后背门为了避开激励频率，一种方法是加吸振器，另外一种方法是调整后背门模态，避开激励频率。影响后背门模态的零件除了本体外，有铰链、密封条、定位块、缓冲块和锁。考虑到车辆所处的阶段，更改铰链和锁会影响车辆上市节点，改动困难很大。分别拆除密封条，定位块和缓冲块测试后背门模态，测试结果表明，对后背门前后平动模态影响最大的件是定位块，所以需要弱化定位块的结构。

弱化定位块结构后，对整车鼓噪进行测试，结果如图2所示，可以看出，驾驶员耳部声压76.2dB，后排乘客耳部声压77.7dB，达到目标值要求。

图2 新定位块结构车辆鼓噪测试数据
 
4 结论

文章基于鼓噪机理，从源-路径-响应三方面排查鼓噪大的原因，源方面匹配不同轮胎对鼓噪影响较小，路径方面，纵臂衬套刚度对鼓噪影响明显，响应方面，后背门模态对鼓噪贡献较大。基于排查结果做了相应的控制方案，最终鼓噪达到目标值，并且优于某合资车水平。
 
 
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