某車型高速路況控制臂產(chǎn)生噪聲原因淺析

摘 要：近年來，汽車技術(shù)快速發(fā)展，人們對(duì)汽車提出了更高的要求，同時(shí)各大乘用車廠投入更多的精力致力于解決整車NVH問題。此文章介紹了某車型在高速路況下，駕駛室產(chǎn)生“嗚嗚”噪聲，從虛擬仿真分析、噪聲頻率采集及零部件分析等方面確定控制臂結(jié)構(gòu)為產(chǎn)生噪聲的原因，此噪聲為風(fēng)噪。同時(shí)針對(duì)噪聲，制定了解決措施，通過對(duì)更改前后車內(nèi)噪聲主觀評(píng)估，采取的措施有效降低了在高速路況下噪聲問題，為后續(xù)車型開發(fā)提供了噪聲解決思路。

關(guān)鍵詞：高速路況；風(fēng)噪；車內(nèi)噪聲；控制臂

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展及人們生活水平的提高，人們對(duì)汽車的要求不再僅僅停留在其可靠性、經(jīng)濟(jì)性及動(dòng)力性方面，對(duì)汽車的NVH性能，尤其是車內(nèi)的噪聲提出了更高的要求。生活工作中，我們?cè)谙硎芷嚱o我們帶來方便的同時(shí)，也面臨著汽車的一系列問題給我們帶來的煩惱，比如零件斷裂、行車異響、車身抖動(dòng)等。下面我們介紹某款汽車高速工況下，駕駛室產(chǎn)生“嗚嗚”噪聲問題，并通過分析驗(yàn)證確定此噪聲為汽車高速下控制臂產(chǎn)生的風(fēng)噪。

1 概述

控制臂為整車安全件，承受著整車簧上質(zhì)量及來自路面的沖擊，設(shè)計(jì)工程師將更多的精力投入到如何提升其強(qiáng)度方面，而忽略由于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)導(dǎo)致出現(xiàn)的風(fēng)噪問題及其后期的預(yù)防。某車型在（100-120）km/h速度在平整路面行駛時(shí)，駕駛室產(chǎn)生噪聲，經(jīng)確認(rèn)噪聲來自車輛前部。

2 問題調(diào)查

2.1 底盤件確認(rèn) 對(duì)底盤零部件配合位置、外觀、緊固件力矩進(jìn)行確認(rèn)，未發(fā)現(xiàn)零部件運(yùn)動(dòng)干涉、配合松動(dòng)等現(xiàn)象，排除零部件間運(yùn)動(dòng)干涉或配合松動(dòng)引起的噪聲；排查零部件檢測(cè)記錄，檢測(cè)結(jié)果滿足產(chǎn)品要求，排除由于制造不合格引起的噪聲問題。

2.2 頻率采集 故障車按照相同的故障再現(xiàn)，并通過濾波分析，發(fā)現(xiàn)噪聲問題發(fā)生頻率為560Hz及746Hz，不是階次頻率，與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速無關(guān)，懷疑為前懸架控制臂風(fēng)噪引起。

2.3 仿真分析 模擬車型故障發(fā)生條件并對(duì)下擺臂進(jìn)行流場(chǎng)分析，獲得整車車速在100km/h的流場(chǎng)分布情況，進(jìn)一步識(shí)別控制臂附近氣流的流向。分析模型包括底盤結(jié)構(gòu)、車身外形和發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)部結(jié)構(gòu)等，其中控制臂為中空結(jié)構(gòu)，分析過程中對(duì)底盤位置有中間護(hù)板和無中間護(hù)板兩種工況進(jìn)行對(duì)比。為便于描述，將控制臂前側(cè)標(biāo)記成a，后側(cè)標(biāo)記成b。在有無中間護(hù)板條件下，底盤部位氣流流經(jīng)下擺臂孔洞流線圖見圖1。從圖中可以看出，有中間護(hù)板情況下，氣流流動(dòng)較復(fù)雜，氣流流經(jīng)護(hù)板時(shí)，受到護(hù)板誘導(dǎo)，其不能直接撞擊到控制臂上；在無中間護(hù)板條件下，沒有護(hù)板的誘導(dǎo)，氣流在控制臂處遇阻而產(chǎn)生較大波動(dòng)，當(dāng)氣流流經(jīng)空隙時(shí)，與空隙邊角發(fā)生摩擦，從而產(chǎn)生風(fēng)噪聲，同時(shí)風(fēng)噪聲震動(dòng)會(huì)引起擺臂的傳聲震動(dòng)，致使風(fēng)噪聲傳入駕駛室內(nèi)。

圖1

圖2為有中間護(hù)板和無中間護(hù)板條件下，控制臂附近局部放大圖，兩種工況下，氣流經(jīng)護(hù)板附近時(shí)的速度、大小也發(fā)生了變化，無中間護(hù)板工況下，氣流流經(jīng)控制臂的速度變化比有中間護(hù)板情況下大，如圖2中紅色區(qū)域所示，高速氣流直接撞擊在控制臂上導(dǎo)致風(fēng)噪聲的產(chǎn)生。

圖3為有中間護(hù)板和無中間護(hù)板條件下，下擺臂內(nèi)部速度矢量圖，兩種工況下，控制臂內(nèi)部氣流流速基本相同，其中控制臂孔洞區(qū)域氣流流速有較大的變化，如圖3所示。

圖3

通過仿真分析，在沒有中間護(hù)板工況下，缺少護(hù)板的誘導(dǎo)，氣流較為直接的作用在控制臂上，導(dǎo)致控制臂出現(xiàn)較大的風(fēng)噪震動(dòng)，僅通過增加或調(diào)整護(hù)板結(jié)構(gòu)無法從根源上消除此風(fēng)噪，需對(duì)控制臂孔洞進(jìn)行封堵，阻止氣流流入控制臂內(nèi)腔，從而消除該噪聲源。

3 優(yōu)化措施

在保證控制臂使用功能前提下，對(duì)控制臂孔洞進(jìn)行封堵，減少或阻止氣流經(jīng)過孔洞竄入控制臂腔內(nèi)，降低或消除氣流與孔洞邊角的摩擦，從而消除或降低風(fēng)噪聲。

4 措施驗(yàn)證

①為驗(yàn)證控制臂每個(gè)孔洞對(duì)風(fēng)噪的影響，首先用膠堵將控制臂臂孔1、孔2、孔3及孔4全部封堵，在平整路面以（100-120）km/h速度進(jìn)行試驗(yàn)，通過驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)，噪聲減弱，且減弱明顯，評(píng)價(jià)可接受。②去除孔1膠堵，以相同試驗(yàn)條件再次進(jìn)行試驗(yàn)，噪聲再次出現(xiàn)，與步驟a結(jié)果相比較，噪聲明顯加強(qiáng)，評(píng)價(jià)不可接受。③用膠堵再次將孔1進(jìn)行封堵，然后分別去除孔2、孔3、孔4膠堵，并在相同的試驗(yàn)條件下，依次進(jìn)行試驗(yàn)，噪聲明顯減弱，與四孔全部封堵效果一致。④僅對(duì)孔1進(jìn)行封堵，其余孔膠堵全部去除，在相同條件下進(jìn)行試驗(yàn)，噪聲減弱明顯，與四孔全部封堵效果一致，可接受。結(jié)論：經(jīng)過實(shí)際整車驗(yàn)證，整車以 （100-120）km/h速度行駛時(shí)，控制臂產(chǎn)生的噪聲主要由孔1引起，通過對(duì)孔1封堵后噪聲減弱明顯，評(píng)價(jià)可接受。

5 結(jié)束語

開發(fā)過程中工程師不但要關(guān)注產(chǎn)品的可靠性，同時(shí)也要評(píng)估其結(jié)構(gòu)引起的風(fēng)噪風(fēng)險(xiǎn)，開發(fā)前期借鑒開發(fā)經(jīng)驗(yàn)，通過虛擬分析提前識(shí)別產(chǎn)生風(fēng)噪的風(fēng)險(xiǎn)并進(jìn)行規(guī)避，提高整車的NVH性能。同時(shí)出現(xiàn)問題后要結(jié)合失效產(chǎn)品去分析，從機(jī)理出發(fā)，關(guān)注關(guān)鍵特性及結(jié)構(gòu)，借助仿真分析，識(shí)別可能存在的問題及問題產(chǎn)生的真因，有目的去制定措施，并展開后續(xù)驗(yàn)證，積累知識(shí)經(jīng)驗(yàn)。

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作者簡(jiǎn)介：彭劍飏，身份證號(hào)：511381198103178197。