方 華，李盛成，馬忠民，陳 浪，王登峰

(1.吉林大學(xué)，長(zhǎng)春 130022； 2.北汽集團(tuán)越野車(chē)研究院,北京 101300)

?

某越野車(chē)車(chē)內(nèi)轟鳴聲的實(shí)驗(yàn)研究

方 華1,2，李盛成1，馬忠民2，陳 浪2，王登峰1

(1.吉林大學(xué)，長(zhǎng)春 130022； 2.北汽集團(tuán)越野車(chē)研究院,北京 101300)

采用比利時(shí)LMS 公司的Test.Lab振動(dòng)噪聲測(cè)試系統(tǒng)，對(duì)某越野車(chē)內(nèi)加速轟鳴聲的問(wèn)題進(jìn)行了測(cè)試研究。應(yīng)用振動(dòng)、模態(tài)、ODS等分析獲知轟鳴聲的根源及路徑，并提出改進(jìn)方案。通過(guò)手工樣件對(duì)改進(jìn)方案進(jìn)行了驗(yàn)證。

轟鳴聲；振動(dòng)；工作變形；扭轉(zhuǎn)振動(dòng)

隨著人們生活水平的提高，越野車(chē)舒適性已成為決定顧客購(gòu)買(mǎi)欲望的重要因素。市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)導(dǎo)致越野車(chē)在追求動(dòng)力性與越野性的同時(shí)，其車(chē)內(nèi)舒適性也逐漸成為廠(chǎng)商關(guān)注的重點(diǎn)。

1 車(chē)內(nèi)噪聲分析

圖1為某自主品牌越野車(chē)的3WOT車(chē)內(nèi)噪聲曲線(xiàn)。圖中顯示，在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為1 400，1 700，2 800，3 200，3 800以及4 500 r/min時(shí)存在噪聲峰值，影響聲音的線(xiàn)性度，導(dǎo)致車(chē)內(nèi)噪聲舒適性變差。為此，利用Test.lab的眾多功能模塊進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，為改進(jìn)設(shè)計(jì)提供參考[1-11]。

圖1 3WOT工況車(chē)內(nèi)駕駛員右耳以及后排乘客左耳的噪聲曲線(xiàn)

2 傳動(dòng)系統(tǒng)扭振分析

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)及參考資料，后驅(qū)車(chē)型傳動(dòng)系統(tǒng)的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)是影響車(chē)內(nèi)振動(dòng)噪聲的重要因素，為此降低離合器從動(dòng)盤(pán)的減振彈簧剛度，測(cè)試結(jié)果如圖2所示。圖中虛線(xiàn)為原剛度曲線(xiàn)，實(shí)線(xiàn)為剛度減小后的曲線(xiàn)。數(shù)據(jù)分析結(jié)果表明：1 700 r/min噪聲峰值由扭振引起，通過(guò)調(diào)整多組彈簧剛度進(jìn)行測(cè)試分析，最終得到滿(mǎn)足所有性能要求的最佳剛度值。同時(shí)在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，滯后扭矩對(duì)噪聲幅值的影響至關(guān)重要，因此，應(yīng)盡可能增大滯后扭矩。

3 工作變形(ODS)分析

如圖3后橋振動(dòng)加速度彩色瀑布圖所示：在X向和Z向48 Hz左右均存在共振，對(duì)應(yīng)車(chē)內(nèi)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為1 400 r/min時(shí)的噪聲峰值，94 Hz左右Z向振動(dòng)對(duì)應(yīng)車(chē)內(nèi)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為2 800 r/min時(shí)的噪聲峰值，預(yù)測(cè)可見(jiàn)來(lái)自動(dòng)力總成的激勵(lì)在后橋處被放大。為此，對(duì)后橋進(jìn)行了工作變形(ODS)測(cè)試，以期反映在問(wèn)題轉(zhuǎn)速和頻率處系統(tǒng)所處的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，同時(shí)為后續(xù)的改進(jìn)措施打下基礎(chǔ)。

圖2 減小減振彈簧剛度的車(chē)內(nèi)噪聲對(duì)比曲線(xiàn)

圖3 后橋X向和Z向振動(dòng)加速度彩色瀑布圖

圖4和5顯示，在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為1 400 r/min 時(shí)后橋是一個(gè)整體的俯仰運(yùn)動(dòng)，而在 2 800 r/min 時(shí)后橋呈現(xiàn)的是X向的彎曲運(yùn)動(dòng)。

為了驗(yàn)證分析結(jié)果，在后橋靠近傳動(dòng)軸連接處加裝一個(gè)45 Hz的動(dòng)力吸振器，測(cè)試結(jié)果如圖5 所示。圖中虛線(xiàn)為未加吸振器狀態(tài)，實(shí)線(xiàn)為有吸振器結(jié)果。可以看出：在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為1 400 r/min附近時(shí)，動(dòng)力吸振器的應(yīng)用使車(chē)內(nèi)噪聲得到了明顯的改善。

圖4 后橋1 400 r/min和2 800 r/min附近的ODS測(cè)試結(jié)果

圖5 后橋加裝45 Hz動(dòng)力吸振器前后的車(chē)內(nèi)噪聲對(duì)比

圖6 進(jìn)氣編織導(dǎo)管和16 L新空濾器

4 進(jìn)氣系統(tǒng)分析

測(cè)試結(jié)果顯示，該車(chē)進(jìn)氣系統(tǒng)噪聲對(duì)車(chē)內(nèi)噪聲有顯著影響，為此設(shè)計(jì)了進(jìn)氣編織導(dǎo)管，并將空濾器容積增大到16 L，具體結(jié)構(gòu)如圖6所示。圖7和8為車(chē)內(nèi)噪聲對(duì)比，從圖中可以看出兩種方案的車(chē)內(nèi)噪聲均有改善明顯。由圖9可以看出，二者對(duì)車(chē)內(nèi)噪聲的改善效果基本相當(dāng)，從成本和可靠性的角度，最終選擇安裝16 L的新空濾器。

圖7 安裝進(jìn)氣編織導(dǎo)管前后的車(chē)內(nèi)噪聲

圖8 更換新的空濾器前后的車(chē)內(nèi)噪聲對(duì)比

5 結(jié)論

1) 傳動(dòng)系統(tǒng)的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)以及后橋的模態(tài)放大了來(lái)自動(dòng)力總成的激勵(lì)，進(jìn)而激起車(chē)身的振動(dòng)，從而導(dǎo)致車(chē)內(nèi)出現(xiàn)較大轟鳴聲。

2) 減小減振彈簧的剛度可以降低傳動(dòng)系統(tǒng)的扭轉(zhuǎn)模態(tài)頻率，增大滯后扭矩，從而降低扭振振幅，明顯改善扭振對(duì)車(chē)內(nèi)噪聲的影響。

3) 進(jìn)氣編織導(dǎo)管和增大的空濾器可以明顯降低進(jìn)氣噪聲，對(duì)車(chē)內(nèi)噪聲改善顯著。

4) 通過(guò)氣密性分析改善了整車(chē)的密封性，降低了車(chē)內(nèi)噪聲。

圖9 采用進(jìn)氣編織導(dǎo)管與16 L新空濾器前后的車(chē)內(nèi)噪聲對(duì)比

[1] 龐劍.汽車(chē)噪聲與振動(dòng)—理論與應(yīng)用[M]. 北京：北京理工大學(xué)出版社，2006.

[2] 李德葆，陸秋海.工程振動(dòng)分析[M].北京： 清華大學(xué)出版社，2004.

[3] Afaneh A, Abdelhamid M K,Qatu M S. Engineering Challenges with Vehicle Noise and Vibration in Product Development[C]//Proceedings of 2007 Noise and Vibration Conference. Peasant Run:SAE,2007:2434.

[4] 馬大猷.現(xiàn)代聲學(xué)理論基礎(chǔ)[M].北京：科學(xué)出版社，2004.

[5] 朱才朝，秦大同，李潤(rùn)方.車(chē)身結(jié)構(gòu)振動(dòng)與車(chē)內(nèi)噪聲聲場(chǎng)耦合分析與控制[J].機(jī)械工程學(xué)報(bào)，2002，38(8)：54-58.

[6] 張立軍，靳小雄，周宏，等.轎車(chē)車(chē)內(nèi)噪聲源識(shí)別的道路試驗(yàn)方法[J].汽車(chē)工程，2002,24(4)：297-301.

[7] 俞明，柳文斌.轎車(chē)車(chē)內(nèi)振動(dòng)噪聲源的識(shí)別[J].機(jī)床與液壓，2003(5)：117-120.

[8] 錢(qián)人一.汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲控制[M].上海：同濟(jì)大學(xué)出版社，1997.

[9] 何煦.某型轎車(chē)傳動(dòng)系統(tǒng)扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的研究[D].上海：上海交通大學(xué)，2008.

[10]胡遠(yuǎn)志,雷雨,鄭光澤,等.車(chē)身密封性對(duì)車(chē)內(nèi)噪聲的影響[J]. 重慶理工大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,2014(9):1-6.

[11]Wen-Bin Shangguan, Xiao-Yong Pan. Multi-Mode and Rubber-Damped torsional vibration absorbers for engine crankshaft systems[J]. International Journal of Vehicle Design,2008,47(1-4):176-188.

(責(zé)任編輯 劉 舸)

Experimental Research of Interior Booming Noise of an Off-Road Vehicle

FANG Hua1, 2, LI Sheng-cheng1, MA Zhong-min2,CHEN Lang2, WANG Deng-feng1

(1.Jilin University, Changchun 130022, China; 2. Institute of SUVs,Beijing Automotive Industry Group, Beijing 101300, China)

The interior booming noise problem of SUVs was analyzed by using the Belgium LMS Test.Lab system. Through the analysis of vibration, modal, ODS, we obtained the source and path of booming noise, and also improved methods were carried out and were validated by the handwork component.

booming noise; vibration; deformation of work; torsional vibration

2014-11-26 基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(50975119)

方華(1965—)，女，博士，教授,北汽集團(tuán)越野車(chē)研究院首席專(zhuān)家，主要從事內(nèi)燃機(jī)現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法和理論、振動(dòng)噪聲及其控制、可靠性等方面的研究；通迅作者 李盛成，男，博士研究生，主要從事NVH實(shí)驗(yàn)研究。

方華，李盛成，馬忠民，等.某越野車(chē)車(chē)內(nèi)轟鳴聲的實(shí)驗(yàn)研究[J].重慶理工大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2015(3):1-4.

format：FANG Hua, LI Sheng-cheng, MA Zhong-min,et al.Experimental Research of Interior Booming Noise of an Off-Road Vehicle [J].Journal of Chongqing University of Technology:Natural Science,2015(3):1-4.

10.3969/j.issn.1674-8425(z).2015.03.001

U461.4

A

1674-8425(2015)03-0001-04