某SUV車身轟鳴解決方案

閆亮

摘 要：在汽車怠速加速過程中，會(huì)產(chǎn)生轟鳴聲引起乘員人耳不適。某款SUV在2500rpm和3000-4000rpm加速情況下產(chǎn)生轟鳴，引起人耳不適，為了提升整體NVH水平，文章通過對(duì)比其車身動(dòng)剛度以及NTF，查找車身結(jié)構(gòu)對(duì)轟鳴聲的影響，進(jìn)而對(duì)車身結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，從而改善了車身轟鳴聲。

關(guān)鍵詞：轟鳴噪聲;傳遞函數(shù);結(jié)構(gòu)優(yōu)化

中圖分類號(hào)：U462.3 ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ?文章編號(hào)：1671-7988（2020）20-51-04

Abstract： In the process of idling and accelerating， there will be a roar which will cause the discomfort of the passengers. In order to improve the NVH level， this paper compares the dynamic stiffness and NTF of the SUV body to find out the influence of the body structure on the roar， and then optimizes the body structure， so as to improve the body roar.

Keywords： Roar noise; Transfer function; Structural optimization

CLC NO.： U462.3 ?Document Code： A ?Article ID： 1671-7988（2020）20-51-04

前言

隨著中國工業(yè)的發(fā)展，國內(nèi)主機(jī)廠對(duì)汽車的研發(fā)也進(jìn)入了新的階段，從跟隨到引領(lǐng)慢慢過渡，用戶在購買汽車時(shí)對(duì)汽車性能也更加重視，同時(shí)，合資品牌汽車價(jià)格下降及自主品牌向高端產(chǎn)品的探索要求自主品牌的汽車在性能上要有優(yōu)越的表現(xiàn)，以在激烈市場(chǎng)競(jìng)爭中立于不敗之地。幾年來，各自主品牌主機(jī)廠也在迅速的擴(kuò)充自己的研發(fā)能力，從市場(chǎng)來看，近幾年來自主品牌廠商向市場(chǎng)推出的產(chǎn)品性能不斷提升，出現(xiàn)了一批優(yōu)秀的產(chǎn)品，在激勵(lì)的市場(chǎng)競(jìng)爭中足以與合資品牌汽車抗衡。作用用戶最能直觀感受到的性能之一，NVH性能被越來越多的主機(jī)廠關(guān)注，在最近幾年里，許多主機(jī)廠也在投入巨資對(duì)NVH性能進(jìn)行開發(fā)。汽車車內(nèi)的振動(dòng)噪聲是由動(dòng)力總成、路面及環(huán)境等多種激勵(lì)，并通過多條不同的傳遞路徑傳到車內(nèi)。NVH性能，作為人體可以直接主管感受到的性能，從某方面來說，是競(jìng)爭力的具體體現(xiàn)，尤其在滿足了車輛基本需求的前提條件下，NVH的性能越發(fā)顯得重要。為了進(jìn)一步提高整車的NVH水平，往往要綜合考慮各種激勵(lì)以及相關(guān)的傳遞路徑的特征[1]。同時(shí)也要考察車身本身的動(dòng)剛度對(duì)車身的影響，所以，本文在發(fā)現(xiàn)轟鳴聲后，通過原因分析，找到相關(guān)設(shè)計(jì)指標(biāo)，提出優(yōu)化方案，從而解決問題。

1 理論基礎(chǔ)

1.1 結(jié)構(gòu)傳遞函數(shù)

2 問題描述

某SUV 1.5GDI調(diào)校車在三檔WOT 2500rpm存在較大轟鳴聲問題，在實(shí)際使用過程中，測(cè)試的結(jié)果如圖1所示。

上圖分別表示前排和后排實(shí)測(cè)的轟鳴聲，其中實(shí)線表示原狀態(tài)總值，虛線表示原狀態(tài)的階次噪聲，紅色是1.5GDI，綠色是6MT，從上圖可以看出，1.5GDI在2500rpm轟鳴聲很明顯。6MT前排轟鳴不明顯，后排也存在轟鳴聲。

3 原因排查

對(duì)于車身系統(tǒng)而言，轟鳴聲由動(dòng)力總成系統(tǒng)產(chǎn)生，而在車身接附點(diǎn)上，動(dòng)力總成是通過懸置安裝點(diǎn)安裝在車身上的，由動(dòng)力總成產(chǎn)生的激勵(lì)，通過車身懸置安裝點(diǎn)，傳遞到車身系統(tǒng)，然后通過聲腔傳遞到人耳，從而產(chǎn)生不好的主觀感受。為了排查車身系統(tǒng)的影響，需要查找了車身系統(tǒng)懸置安裝點(diǎn)的動(dòng)剛度、對(duì)應(yīng)的聲腔模態(tài)以及由懸置系統(tǒng)到車身懸置安裝點(diǎn)再通過車身系統(tǒng)傳遞到聲腔中，最后由聲腔反饋到人耳感受聲振函數(shù)在人耳處引起的聲壓級(jí)程度。

3.1 聲腔模態(tài)

通過有限元的方法，在內(nèi)飾車身狀態(tài)下生成聲腔模型，計(jì)算并提取聲腔模態(tài)的前十階模態(tài)，其中前六階聲腔模態(tài)如圖2所示，通過仿真分析的結(jié)果可以看出，聲腔模態(tài)的前三階模態(tài)分別是44.92Hz、87.51Hz和1113.1Hz。

3.2 聲振傳遞函數(shù)分析

聲振傳遞函數(shù)上面已經(jīng)有了詳細(xì)的理論解釋，這里，通過有限元的方法，對(duì)傳遞進(jìn)行了模擬分析，如圖3和圖4所示，其中圖3表示左側(cè)懸置激勵(lì)點(diǎn)引起自身安裝點(diǎn)的動(dòng)剛度以及駕駛員和乘員的人耳聲壓級(jí)，圖4表示右側(cè)懸置激勵(lì)點(diǎn)引起自身安裝點(diǎn)的動(dòng)剛度以及駕駛員和乘員的人耳聲壓級(jí)，先看右懸置帶來的影響，從分析的結(jié)果可以看出，車身右懸置安裝點(diǎn)在整備車身狀態(tài)下的Y向動(dòng)剛度峰值出現(xiàn)在86Hz，剛好和上面提到的聲腔二階模態(tài)（如圖2所示）產(chǎn)生了共振。與此同時(shí)，右懸置激勵(lì)引起的右側(cè)駕駛員和乘員在85H處也出現(xiàn)了峰值;左側(cè)懸置帶來的影響和右側(cè)大同小異，這就進(jìn)一步論證了可以通過懸置的原點(diǎn)動(dòng)剛度的頻率，通過和聲腔模態(tài)頻率的方式對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化和改善，提升原點(diǎn)動(dòng)剛度成為最有效的途徑。

3.3 整備車身模態(tài)及整車頻響分析

通過懸置左右引起的人耳聲壓級(jí)分析的結(jié)果數(shù)據(jù)可以看出，原點(diǎn)動(dòng)剛度在85Hz左右有一個(gè)明顯的峰值，故需要考察內(nèi)飾車身的模態(tài)。

通過以上分析可以看出，整備車身在86Hz左右前機(jī)艙左右縱梁有上下擺動(dòng)的模態(tài)，因此整備車身NTF在86Hz左右偏高，是由該模態(tài)引起。整車縱梁頻響可看出，動(dòng)剛度峰值在91Hz。

4 解決方案

為了解決以上分析的問題，在車身上增加一個(gè)支持支架，從而達(dá)到提升懸置動(dòng)剛度的目的，支架方案如圖7所示。

圖8可以看出，右懸置Y向動(dòng)剛度提升明顯，前后排在84Hz、90-100Hz、130Hz的NTF優(yōu)化明顯，Z向動(dòng)剛度94Hz→85和100Hz兩個(gè)單峰值，且85Hz峰值較原狀態(tài)惡化。結(jié)合測(cè)試與仿真的車身模態(tài)振型可看出，右縱梁一側(cè)的振動(dòng)更明顯（右懸置被動(dòng)側(cè)的振動(dòng)量級(jí)偏大），因此需要對(duì)其進(jìn)行加強(qiáng)。加強(qiáng)的方案如圖所示，加強(qiáng)后右懸置Y向IPI在92Hz左右改善明顯，NTF的效果也相應(yīng)改善。

結(jié)論可以看出：

（1）通過增加支架對(duì)右前縱梁以及大燈支架區(qū)域進(jìn)行加強(qiáng)，右懸置的動(dòng)剛度在92Hz有明顯提升，NTF相應(yīng)改善;

（2）加強(qiáng)后，右懸置Z向動(dòng)剛度在92Hz左右有改善，但在86Hz有一定程度的惡化。

因此通過車身對(duì)該位置進(jìn)行加強(qiáng)，進(jìn)而改善整車轟鳴聲。

參考文獻(xiàn)

[1] 王萬英，靳曉雄，彭為，郭輝，尹燕莉.輪胎振動(dòng)噪聲結(jié)構(gòu)傳遞路徑分析[J].振動(dòng)與沖擊，2010，29（06）：88～91.

[2] 倪振華.振動(dòng)力學(xué)[M].西安：西安交通大學(xué)出版社，1988.

[3] 張立明，周建文.王玉超.基于本間貢獻(xiàn)量分析的車身噪聲傳遞函數(shù)優(yōu)化[C].第六屆中國CAE工程分析技術(shù)年會(huì)論文集.