基于底盤(pán)襯套多目標(biāo)優(yōu)化的整車(chē)路噪分析

【摘" 要】隨著時(shí)代發(fā)展，人們對(duì)于汽車(chē)舒適性要求也有所增強(qiáng)，而車(chē)內(nèi)噪聲是人們關(guān)注的重點(diǎn)問(wèn)題之一。文章主要論述基于整車(chē)路噪下的襯套多目標(biāo)優(yōu)化，通過(guò)對(duì)襯套靈敏度進(jìn)行分析，識(shí)別出對(duì)路噪貢獻(xiàn)量大的襯套，并分析出該襯套的修正系數(shù)，為前期整車(chē)路噪設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)提供參考。

【關(guān)鍵詞】路噪；底盤(pán)襯套；多目標(biāo)優(yōu)化；靈敏度

中圖分類(lèi)號(hào)：U463.6" " 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A" " 文章編號(hào)：1003-8639（ 2024 ）08-0106-02

Road Noise Analysis of Whole Vehicle Based on Multi-objective Optimization of Chassis Bushing

NONG Xiaomi1，HUANG Xiaofeng2，XU Jinzhao1

（1.Liuzhou Yingqin Tuolan Technology Co.，Ltd.；

2. Liuzhou Huating New Energy Technology Co.，Ltd.，Liuzhou 545000，China）

【Abstract】With the development of the times，people's requirements for car comfort have also increased，and interior noise is one of the key issues that people pay attention to. The article mainly discusses multi-objective optimization of bushings based on vehicle road noise. By analyzing the sensitivity of the bushings，the bushings with a large contribution to road noise are identified，and the correction coefficient of the bushings is analyzed，providing reference for the early design and development of vehicle road noise.

【Key words】road noise；chassis bushing；multi objective optimization；sensitivity

作者簡(jiǎn)介

農(nóng)曉密（1995—），女，助理工程師，研究方向?yàn)檎?chē)NVH分析。

噪聲是妨礙人們正常工作和休息，令人焦躁難安的有害聲音。當(dāng)汽車(chē)在粗糙路面上以穩(wěn)定速度行駛時(shí)，產(chǎn)生的座艙噪聲是車(chē)內(nèi)噪聲的主要來(lái)源之一。研究由路面激勵(lì)激起的車(chē)內(nèi)噪聲的分析方法，探索控制車(chē)內(nèi)噪聲的有效措施，對(duì)提升駕駛室內(nèi)聲學(xué)環(huán)境具有非常重要的價(jià)值。路噪顧名思義，為路面激勵(lì)傳遞至車(chē)身引起鈑金共振產(chǎn)生的噪聲。想要降低路噪就得將底盤(pán)傳遞上來(lái)的力降低，所以前期對(duì)底盤(pán)襯套進(jìn)行多目標(biāo)優(yōu)化對(duì)于整車(chē)路噪目標(biāo)控制，有效縮短開(kāi)發(fā)周期有著重要意義。本文重點(diǎn)介紹前期開(kāi)發(fā)階段使用CAE仿真計(jì)算整車(chē)路噪，并識(shí)別超目標(biāo)峰值主要貢獻(xiàn)工況，對(duì)其底盤(pán)襯套多目標(biāo)優(yōu)化前進(jìn)行襯套靈敏度分析，識(shí)別底盤(pán)襯套靈敏點(diǎn)，并與襯套設(shè)計(jì)工程師確認(rèn)哪些襯套可進(jìn)行優(yōu)化，優(yōu)化的范圍值是多少，可以有效避免重復(fù)性工作。本文進(jìn)行計(jì)算的某新能源車(chē)型前懸使用麥弗遜獨(dú)立懸架，后懸為多連桿獨(dú)立懸架。

1" 路噪計(jì)算模型的基本構(gòu)成

整車(chē)CAE仿真為車(chē)型縮短了開(kāi)發(fā)周期，其可在設(shè)計(jì)階段識(shí)別問(wèn)題，解決部分問(wèn)題點(diǎn)，并對(duì)整車(chē)路噪有著初步的判斷，為后期實(shí)車(chē)調(diào)試提供依據(jù)以及調(diào)試方向。

路噪模型的組成有整車(chē)模型和聲腔模型。整車(chē)模型分為T(mén)B內(nèi)飾車(chē)身、系統(tǒng)間連接總成、底盤(pán)和動(dòng)力4部分。TB內(nèi)飾車(chē)身包含白車(chē)身、閉合件（四門(mén)兩蓋）、內(nèi)外飾、車(chē)身附件、電池包；底盤(pán)包括懸架系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)；動(dòng)力總成為動(dòng)力系統(tǒng)；連接總成包括螺栓、軸承、鉸鏈、襯套。其模型示意如圖1所示。

依據(jù)前期開(kāi)發(fā)數(shù)據(jù)，依次建立各系統(tǒng)，組合成整車(chē)?，F(xiàn)行業(yè)已有規(guī)范的建模流程，在此不進(jìn)行贅述。整車(chē)完成建模后進(jìn)行整車(chē)模態(tài)分析，根據(jù)計(jì)算結(jié)果，分析模態(tài)值是否合理，模型連接是否正確，可為檢查整車(chē)模型提供有效依據(jù)，一般整車(chē)一階剛體模態(tài)在10Hz以?xún)?nèi)，圖2為某新能源整車(chē)剛體模態(tài)。聲腔一階模態(tài)如圖3所示，也可通過(guò)模態(tài)判斷聲腔建立是否正確，以及做模態(tài)避頻。

2" 路噪產(chǎn)生機(jī)理

整車(chē)路噪產(chǎn)生機(jī)理如圖4所示。路噪激勵(lì)源為路面，屬于固有激勵(lì)源，在特性上不可改變；傳遞路徑為力與傳遞函數(shù)，車(chē)噪聲主要是力與噪聲傳函傳遞引起車(chē)身板件拍打車(chē)內(nèi)聲腔所引起，故在路噪優(yōu)化時(shí)可對(duì)力或者噪聲傳遞函數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，對(duì)降低路噪均有明顯效果。

路噪計(jì)算的公式如下，本文襯套優(yōu)化主要是對(duì)Force進(jìn)行優(yōu)化。

P=NTF×Force×A（1）

20log=20log（）+20log（Force×A）（2）

式中：P——聲壓；NTF——噪聲傳遞函數(shù)；Force——力；A——對(duì)其進(jìn)行A計(jì)權(quán)轉(zhuǎn)換。

3" 路噪峰值

路噪仿真工況基于水泥路面以60km/h勻速行駛，對(duì)某新能源汽車(chē)進(jìn)行輪心載荷的采集，用于CAE計(jì)算整車(chē)路噪。將實(shí)測(cè)的輪心載荷經(jīng)過(guò)分解對(duì)比，生成CAE仿真工況，計(jì)算整車(chē)路噪曲線，路噪通過(guò)結(jié)構(gòu)傳遞范圍為20～400Hz，而CAE計(jì)算較為準(zhǔn)確的頻率范圍為20～300Hz。圖5為某新能源整車(chē)路噪仿真曲線，目標(biāo)設(shè)定為50dB。由圖5可知100Hz、150Hz左右峰值為車(chē)內(nèi)噪聲過(guò)大主要原因。

4" 路噪底盤(pán)襯套靈敏度分析

襯套不僅是將底盤(pán)與車(chē)身連接在一起，它還有一個(gè)作用就是隔振，將輪胎上受到的力進(jìn)行緩沖，起到隔振效果。由路噪的原理可得，優(yōu)化力可對(duì)襯套進(jìn)行優(yōu)化，襯套優(yōu)化最有效的方式便是襯套靈敏度，襯套靈敏度分析可針對(duì)多個(gè)襯套，也可針對(duì)單個(gè)襯套，為襯套優(yōu)化提供了有效的方向。

4.1" 底盤(pán)襯套構(gòu)成

本文分析的某新能源汽車(chē)前懸麥弗遜懸架共有5個(gè)襯套，分別為前減振器連接車(chē)身點(diǎn)、前懸前/后擺臂連接副車(chē)架點(diǎn)、副車(chē)架前點(diǎn)連接車(chē)身點(diǎn)、穩(wěn)定桿安裝在副車(chē)架上的點(diǎn)。后懸多連桿獨(dú)立懸架有10個(gè)襯套、后橫臂內(nèi)/外連接點(diǎn)、后縱臂連接車(chē)身點(diǎn)、后懸上臂內(nèi)/外連接點(diǎn)、后懸下臂內(nèi)/外連接點(diǎn)、減振器上/下安裝點(diǎn)、穩(wěn)定桿連接副車(chē)架安裝點(diǎn)。

4.2" 襯套靈敏度分析

本次分析對(duì)全車(chē)襯套進(jìn)行，針對(duì)后排150Hz附件的頻率進(jìn)行優(yōu)化，對(duì)其進(jìn)行靈敏度分析并在約束條件下找到最優(yōu)解，基于路噪超目標(biāo)峰值，將襯套參數(shù)作為設(shè)計(jì)變量，襯套更改約束系數(shù)值設(shè)置為0.2～2，說(shuō)明本次襯套優(yōu)化下極限系數(shù)為0.2，上極限系數(shù)為2。建立2個(gè)響應(yīng)變量，作為約束變量跟優(yōu)化目標(biāo)：①后排響應(yīng)點(diǎn)；②整車(chē)質(zhì)量。建立約束變量，約束為上一步建立的響應(yīng)①優(yōu)化目標(biāo)，選擇上文建立的整車(chē)質(zhì)量作為目標(biāo)，約束過(guò)程中整車(chē)質(zhì)量不變。

提交分析得出對(duì)后排150Hz優(yōu)化結(jié)果敏感主要為以下5個(gè)襯套，整理情況見(jiàn)表1與表2。

4.3" 襯套靈敏度結(jié)果分析

由仿真結(jié)果可得，對(duì)于后排150Hz起較大作用的襯套為前懸擺臂后襯套、后懸橫臂內(nèi)襯套、后懸縱臂襯套、后懸下臂內(nèi)襯套、后懸上臂內(nèi)襯套。將靈敏度分析結(jié)果帶入模型中，方案對(duì)比頻譜結(jié)果如圖6所示，全頻段均有所改善，目標(biāo)峰值150Hz下降明顯，較優(yōu)化前下降5dB，與優(yōu)化目標(biāo)一致。

5" 結(jié)束語(yǔ)

本文通過(guò)對(duì)底盤(pán)襯套進(jìn)行靈敏度分析，在合理范圍內(nèi)，是一種有效、快速地將襯套屬性控制在對(duì)路噪有好處范圍的分析方法，能為襯套前期開(kāi)發(fā)提供有效依據(jù)，也為后期襯套調(diào)試提供合理方向。

參考文獻(xiàn)：

[1] 翁海蓉. 汽車(chē)車(chē)內(nèi)噪聲控制技術(shù)研究進(jìn)展[J]. 鑿巖機(jī)械氣動(dòng)工具，2008（1）：42-45.

[2] 龐劍. 汽車(chē)車(chē)身噪聲與振動(dòng)控制[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2015.

[3] 王維松，李默華，靳豹. 某純電動(dòng)汽車(chē)路噪性能優(yōu)化[J]. 汽車(chē)工程師，2023（5）：40-44.

[4] 李訓(xùn)猛，孫艷亮. 基于噪聲傳遞函數(shù)的車(chē)內(nèi)噪聲優(yōu)化[J]. 時(shí)代汽車(chē)，2020（14）：16-17.

（編輯" 凌" 波）