郜振海，李麗艷

（1.新鄉(xiāng)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南 新鄉(xiāng) 453000；2.鄭州理工職業(yè)學(xué)院，河南 鄭州 450000）

1 車(chē)內(nèi)噪音

汽車(chē)在運(yùn)行的過(guò)程中，均存在不同程度的振動(dòng)噪音。由于轎車(chē)的車(chē)窗壁板本身就具備振動(dòng)的特點(diǎn)，再受到汽車(chē)內(nèi)部封閉環(huán)境因素的影響，當(dāng)車(chē)內(nèi)封閉的乘坐室受到壓縮的時(shí)候，空氣的體積就會(huì)相應(yīng)地產(chǎn)生變化，并具有極高的阻抗，從而與室內(nèi)的壁板振動(dòng)產(chǎn)生較強(qiáng)的耦合。

車(chē)內(nèi)轟鳴聲作為車(chē)內(nèi)噪音的一種，就是通過(guò)汽車(chē)內(nèi)壁板振動(dòng)與聲腔耦合所產(chǎn)生的，并且改轟鳴聲具有升壓極高、頻帶窄等特點(diǎn)，直接影響了汽車(chē)乘務(wù)人員的舒適性。在研究中發(fā)現(xiàn)，車(chē)內(nèi)轟鳴聲產(chǎn)生，必須要具備3個(gè)條件，即：封閉的空間、壁板結(jié)構(gòu)振動(dòng)與空腔聲學(xué)模態(tài)產(chǎn)生的耦合、曾力現(xiàn)象。

2 車(chē)內(nèi)低頻轟鳴聲特點(diǎn)和靈敏度分析

2.1 車(chē)內(nèi)低頻轟鳴聲特點(diǎn)分析

以某品牌的新車(chē)為試驗(yàn)車(chē)輛，在試驗(yàn)的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，該車(chē)輛在3擋全油門(mén)加速時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到2000 r/min的情況下，后排就會(huì)出現(xiàn)明顯的轟鳴聲。為進(jìn)一步對(duì)該汽車(chē)的轟鳴聲進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，使該汽車(chē)在平直的道路上行駛，在行駛過(guò)程中，進(jìn)行3擋全油門(mén)加速的時(shí)候，后排右側(cè)的乘車(chē)人員通過(guò)麥克風(fēng)對(duì)轟鳴聲的數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)試。在測(cè)試的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)車(chē)輛的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到2040 r/min，低頻轟鳴值出現(xiàn)明顯的頂峰。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，發(fā)動(dòng)機(jī)2階振動(dòng)是導(dǎo)致低頻轟鳴的主要來(lái)源，消除車(chē)內(nèi)低頻轟鳴聲必須采取相應(yīng)的措施對(duì)其進(jìn)行控制。

2.2 車(chē)內(nèi)低頻轟鳴聲靈敏度分析

低頻轟鳴聲分析主要包括振動(dòng)源、噪音源、傳遞路徑和響應(yīng)點(diǎn)四個(gè)方面。汽車(chē)在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生不同的聲音。多種聲音通過(guò)不同的路徑傳遞進(jìn)行聲音重疊，從而形成了車(chē)內(nèi)低頻轟鳴聲。因此，在解決車(chē)內(nèi)低頻轟鳴聲的過(guò)程中，準(zhǔn)確分析出聲音的傳遞路徑，并對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化、改進(jìn)，就可以對(duì)汽車(chē)的低頻轟鳴聲進(jìn)行解決。在實(shí)驗(yàn)中分別對(duì)這三條路徑進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，分析各個(gè)路徑下的振動(dòng)傳遞靈敏度。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到2040 r/min時(shí)，汽車(chē)排氣吊掛點(diǎn)和車(chē)身段懸置點(diǎn)未出現(xiàn)明顯的峰值，并且振動(dòng)也未出現(xiàn)明顯變化，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析可得知，汽車(chē)的排氣系統(tǒng)對(duì)低頻轟鳴聲影響不大；而汽車(chē)的前懸置、變速器懸置、發(fā)動(dòng)機(jī)懸置均存在良好的隔震效果，因此汽車(chē)被動(dòng)端的振動(dòng)可保持在0.3 m/s2以下；而汽車(chē)的后懸置點(diǎn)，由于該懸置點(diǎn)的被動(dòng)端Z向存在較大的振動(dòng)，是汽車(chē)低頻轟鳴聲的主要路徑，尤其是當(dāng)汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到2040 r/min時(shí)，車(chē)內(nèi)轟鳴聲達(dá)到1.13 m/s2，達(dá)到了峰值的水平。

3 控制方法分析

結(jié)合汽車(chē)內(nèi)低頻轟鳴聲的產(chǎn)生源、傳遞路徑和響應(yīng)點(diǎn)來(lái)分析，在控制時(shí)要遵循以下三個(gè)方面。

3.1 從噪聲源上加以控制

從理論上來(lái)講，只要將汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的輸入振動(dòng)量，進(jìn)行適當(dāng)?shù)臏p少，就可以對(duì)車(chē)內(nèi)低頻進(jìn)行有效的控制。但該控制方法在實(shí)施的過(guò)程中，存在一定的難度，不僅發(fā)動(dòng)機(jī)改造成本大，且改造時(shí)間較長(zhǎng)。因此，從噪聲源上進(jìn)行控制路徑的可行性不大。

3.2 從傳遞路徑上進(jìn)行控制

從理論上來(lái)講，只要將汽車(chē)內(nèi)噪聲傳播的路徑進(jìn)行有效控制，即可實(shí)現(xiàn)控制車(chē)內(nèi)噪聲的目的。根據(jù)汽車(chē)噪聲傳播的路徑，在具體控制過(guò)程中，可以對(duì)懸置采取隔震效果或者安裝動(dòng)力吸振器的方式，以達(dá)到減少振動(dòng)的目的。根據(jù)實(shí)驗(yàn)分析，該控制方法可行性較高。

3.3 從汽車(chē)響應(yīng)點(diǎn)進(jìn)行控制

在具體控制的過(guò)程中，主要是通過(guò)對(duì)車(chē)身壁板結(jié)構(gòu)振動(dòng)與空腔模態(tài)的耦合情況進(jìn)行避免，以達(dá)到改善車(chē)內(nèi)轟鳴的目的。但該方法在具體應(yīng)用的過(guò)程中，可行性較低。

4 動(dòng)力吸振器分析

4.1 動(dòng)力吸振器原理

從本質(zhì)上來(lái)講，動(dòng)力吸振器就是一個(gè)彈簧質(zhì)量系統(tǒng)，將其安裝在汽車(chē)傳遞路徑的主系統(tǒng)中，可以利用彈簧產(chǎn)生反作用力的原理，以達(dá)到減少物體振動(dòng)的目的。通常，當(dāng)汽車(chē)低頻轟鳴聲的振動(dòng)力以單頻的形式出現(xiàn)的時(shí)候，或者低頻轟鳴聲振動(dòng)頻率過(guò)小的時(shí)候，不建議采用振動(dòng)器進(jìn)行處理。為了進(jìn)一步研究振動(dòng)力的原理，特對(duì)其進(jìn)行了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)：汽車(chē)未裝動(dòng)力吸振器之前，在汽車(chē)激勵(lì)的主系統(tǒng)下存在一個(gè)較大的噪聲峰值。當(dāng)安裝上動(dòng)力吸振器之后，其峰值出現(xiàn)大幅度的下降。并且汽車(chē)中原本的單自由度系統(tǒng)改變?yōu)槎杂啥认到y(tǒng)，兩個(gè)峰值中，一個(gè)低于原來(lái)峰值頻率，一個(gè)高于原峰值頻率。 從實(shí)驗(yàn)中不難發(fā)現(xiàn)，合理地安裝和使用動(dòng)力吸振器，可有效減少汽車(chē)主系統(tǒng)中出現(xiàn)的低頻轟鳴聲。

4.2 動(dòng)力吸振器設(shè)計(jì)

在使用動(dòng)力吸振器進(jìn)行低頻轟鳴聲控制的過(guò)程中，為了使得低頻轟鳴生控制效果更佳，必須要根據(jù)既定的工作頻率，對(duì)吸振器的質(zhì)量、剛度等進(jìn)行調(diào)節(jié)，以達(dá)到預(yù)期的減震效果。通常，增加動(dòng)力吸振器的質(zhì)量，可以明顯減輕汽車(chē)主系統(tǒng)的振動(dòng)幅度，轟鳴聲振動(dòng)良好。同時(shí)，質(zhì)量過(guò)大不僅會(huì)增加制造成本，同時(shí)也在一定程度上影響其使用壽命。一般來(lái)說(shuō)，在對(duì)動(dòng)力吸振器的質(zhì)量進(jìn)行調(diào)節(jié)的過(guò)程中，使其達(dá)到原系統(tǒng)質(zhì)量的1/5～1/10為佳；另一方面，動(dòng)力吸振器的彈簧部分主要構(gòu)成物質(zhì)是橡膠，在控制的時(shí)候，可對(duì)橡膠的大小IAO、厚度進(jìn)行改變。橡膠件越大、越厚，其剛度越大；反之，剛度就會(huì)越小。在具體使用的時(shí)候，由于橡膠具有一定的壽命，經(jīng)過(guò)多次的拉壓之后，勢(shì)必會(huì)產(chǎn)生非彈性形變，從而導(dǎo)致其剛度發(fā)生改變。因此在使用之前，必須要對(duì)橡膠的工作壽命進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

4.3 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

為了進(jìn)一步驗(yàn)證動(dòng)力吸振器的效果，將其裝到實(shí)驗(yàn)汽車(chē)的前副車(chē)架后懸置點(diǎn)后，分別進(jìn)行了錘擊試驗(yàn)和整車(chē)道路實(shí)驗(yàn)。錘擊試驗(yàn)主要是將用力捶朝+Z向?qū)?chē)前副車(chē)架后懸置處進(jìn)行敲擊，并對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集。經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，可以看出安裝動(dòng)力吸振器之后，之前的波峰降為波谷，振動(dòng)得到了有效的控制；整車(chē)道路實(shí)驗(yàn)主要是在汽車(chē)實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)下的后排轟鳴聲測(cè)試，依然是在平直的水泥路面上，進(jìn)行3擋全油門(mén)加速試驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)安裝動(dòng)力吸振器之后，即便是當(dāng)汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速達(dá)到2040r/min時(shí)，后排總升壓級(jí)曲線仍然處于平緩，安裝之前的峰值得到了有效控制；同時(shí)，在汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)低轉(zhuǎn)速的情況下，汽車(chē)的升壓級(jí)曲線比安裝之前有所上升，但總體均保持在60dB以下，且曲線較為平緩。

5 結(jié) 語(yǔ)

綜上所述，針對(duì)該品牌汽車(chē)出現(xiàn)低頻轟鳴聲的現(xiàn)狀進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)分析，找到導(dǎo)致汽車(chē)出現(xiàn)低頻轟鳴聲的主要路徑為后懸置安裝點(diǎn)。在此基礎(chǔ)上，采用動(dòng)力吸振器，利用動(dòng)力吸振器彈簧質(zhì)量系統(tǒng)，對(duì)車(chē)內(nèi)低頻轟鳴聲的傳遞路徑進(jìn)行有效的控制，以達(dá)到減少轎車(chē)低頻轟鳴聲控制的目的。