某乘用車輪胎系統(tǒng)NVH性能仿真與試驗(yàn)研究

殷崇信

摘 要：輪胎是汽車重要的安全零部件，汽車通過(guò)它與地面進(jìn)行接觸，傳遞驅(qū)動(dòng)力、制動(dòng)力和轉(zhuǎn)向力，對(duì)整車綜合結(jié)構(gòu)性能有重要影響，文章針對(duì)某SUV三種輪胎方案進(jìn)行了 CAE模態(tài)分析然后進(jìn)行了臺(tái)架強(qiáng)NVH測(cè)試，CAE分析和試驗(yàn)結(jié)果表明，兩個(gè)輪胎優(yōu)化方案NVH性能滿足目標(biāo)要求。

關(guān)鍵詞：乘用車;輪胎;NVH性能

中圖分類號(hào)：U467 ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ?文章編號(hào)：1671-7988（2020）19-181-03

Simulation and experimental study on NVH performance of

a passenger car tire system

Yin Chongxin

（ Product Development & Technical Center， JiangLing Motors Co， Ltd， Jiangxi Nanchang 330001 ）

Abstract： Tire is an important safety part of automobile. Through it， the vehicle contacts with the ground to transmit driving force， braking force and steering force， which has an important impact on the overall structural performance of the vehicle. This paper presents three tire schemes for a SUV CAE modal analysis and test results show that the NVH performance of the two tire optimization schemes meets the target requirements.

Keywords： Passenger car; Tire; NVH performance

CLC NO.： U467 ?Document Code： A ?Article ID： 1671-7988（2020）19-181-03

引言

隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，人民的生活水平日益提高，乘用車尤其SUV銷量也得到快速發(fā)展，與此同時(shí)，人們對(duì)于SUV的舒適性和NVH品質(zhì)要求也越來(lái)越高。輪胎是汽車重要的安全零部件，汽車通過(guò)它與地面進(jìn)行接觸，傳遞驅(qū)動(dòng)力、制動(dòng)力和轉(zhuǎn)向力，影響著整車的NVH性能、整車舒適性和操縱穩(wěn)定性，良好的聲腔模態(tài)和聲壓水平對(duì)輪胎NVH性能有著重要的影響[1-4]，故研究輪胎NVH性能具有重要的價(jià)值和意義。

本文研究源于某新平臺(tái)SUV需開發(fā)新的輪胎系統(tǒng)，需確保其NVH性能滿足設(shè)計(jì)目標(biāo)要求，通過(guò)有限元方法，基于Hyperworks軟件，對(duì)某城市型SUV三種方案輪胎系統(tǒng)進(jìn)行了模態(tài)CAE分析，同時(shí)結(jié)合NVH測(cè)試試驗(yàn)，進(jìn)行了聲壓級(jí)測(cè)試，CAE分析結(jié)果和測(cè)試結(jié)果表明兩款優(yōu)化方案輪胎NVH提升效果顯著，滿足設(shè)計(jì)目標(biāo)要求。

1 輪胎系統(tǒng)CAE聲腔模態(tài)對(duì)比分析

1.1 模態(tài)分析理論

結(jié)構(gòu)系統(tǒng)固有模態(tài)頻率及振型是分析結(jié)構(gòu)振動(dòng)特性基礎(chǔ)，通過(guò)模態(tài)分析可確定結(jié)構(gòu)的振動(dòng)特性[5]。

輪胎的振動(dòng)方程為[5]：

（1）

式（1）中，[M]為結(jié)構(gòu)總質(zhì)量矩陣;C為阻尼矩陣;[K]為總剛度矩陣;為加速度向量;{q}為位移向量。

1.2 輪胎有限元模型

本文采用有限元軟件Hyperworks對(duì)某乘用車輪胎系統(tǒng)進(jìn)行了建模，網(wǎng)格大小為3mm，空氣流速為340000mm/s，有限元模型如圖1。

1.3 輪胎CAE聲腔模態(tài)分析

本文分析了三種狀態(tài)下的輪胎聲腔模態(tài)，分別提取前三階模態(tài)，圖2為基礎(chǔ)方案輪胎（半徑為R19英寸）聲腔模態(tài)分析結(jié)果，第1階模態(tài)頻率為180.8Hz，第2階模態(tài)頻率為361.4Hz，第3階模態(tài)頻率為541.4Hz。

本文對(duì)優(yōu)化方案Opt1輪胎（半徑為R19英寸，材質(zhì)A）進(jìn)行了聲腔模態(tài)分析，得到圖3分析結(jié)果，其中第1階模態(tài)頻率為185.7Hz，第2階模態(tài)頻率為370.7Hz，第3階模態(tài)頻率為554.2Hz。

本文對(duì)優(yōu)化方案Opt2輪胎（半徑為R19英寸，材質(zhì)B）進(jìn)行了聲腔模態(tài)分析，得到圖4的CAE分析結(jié)果，其中第1階模態(tài)頻率為181.2Hz，第2階模態(tài)頻率為361.9Hz，第3階模態(tài)頻率為541.7Hz，匯總結(jié)果如表1，結(jié)果顯示，兩個(gè)優(yōu)化方案模態(tài)頻率值得到改善提升。

2 輪胎NVH性能試驗(yàn)對(duì)標(biāo)分析

本文對(duì)某乘用車三種方案輪胎進(jìn)行了NVH性能對(duì)比測(cè)試試驗(yàn)，對(duì)每種方案進(jìn)行了光滑瀝青路面、粗糙瀝青路面和水泥路面下的輪胎噪聲聲壓測(cè)試，圖5為基礎(chǔ)方案與優(yōu)化方案Opt1對(duì)比測(cè)試結(jié)果，結(jié)果顯示優(yōu)化方案Opt1在光滑瀝青和水泥路面較基礎(chǔ)輪胎聲壓較小，有改善，而在粗糙路面，優(yōu)化方案Opt1聲壓級(jí)別與基礎(chǔ)方案處于同一水平。

Opt2對(duì)比測(cè)試結(jié)果，結(jié)果顯示優(yōu)化方案Opt2在粗糙瀝青和水泥路面較基礎(chǔ)輪胎聲壓較小，有改善，而在光滑路面，優(yōu)化方案Opt2聲壓級(jí)別與基礎(chǔ)方案處于同一水平。

3 結(jié)論

本文通過(guò)有限元方法，基于Hyperworks軟件，對(duì)某城市型SUV三種方案輪胎系統(tǒng)進(jìn)行了模態(tài)CAE分析，同時(shí)結(jié)合NVH測(cè)試試驗(yàn)，進(jìn)行了聲壓級(jí)測(cè)試，CAE分析結(jié)果和測(cè)試結(jié)果表明兩款優(yōu)化方案輪胎NVH提升效果顯著，滿足設(shè)計(jì)目標(biāo)要求。

參考文獻(xiàn)

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