基于高品質(zhì)汽車覆蓋件優(yōu)化改善NVH特性

隨著人們環(huán)境意識的不斷提高，以及政府法規(guī)的不斷升級,各汽車制造商都在積極改善所生產(chǎn)汽車的燃油經(jīng)濟(jì)性。常用的方法包括優(yōu)化發(fā)動機(jī)、提高傳動系統(tǒng)效率、減輕汽車質(zhì)量。過去在減輕汽車質(zhì)量時，常利用新材料替換車身覆蓋件原材料或減小覆蓋件厚度等方法來實(shí)現(xiàn)，但這將改變車身覆蓋件剛度，影響整車的振動特性和頻率響應(yīng)特性。因此，汽車的噪聲、振動與舒適性（NVH）特性正在成為汽車研發(fā)過程中重要的性能指標(biāo)，汽車品質(zhì)的提升也成為各汽車廠商追求的目標(biāo)。然而，當(dāng)覆蓋件的剛度降低時，NVH特性也將下降。因而，減輕汽車質(zhì)量和改善NVH性能之間存在難以調(diào)和的矛盾。本研究給出了一種優(yōu)化方法，該方法可用在汽車概念設(shè)計階段，對覆蓋件的幾何形狀進(jìn)行優(yōu)化，在減輕汽車質(zhì)量的同時改善汽車的NVH特性。

汽車NVH問題的產(chǎn)生主要由于發(fā)動機(jī)激勵和路面激勵，兩者引起車內(nèi)結(jié)構(gòu)振動和結(jié)構(gòu)輻射噪聲，無法從源頭消除NVH問題。由于車身覆蓋件在NVH問題產(chǎn)生的整個過程中起到傳遞振動和噪聲的作用，因此可通過優(yōu)化覆蓋件的幾何形狀盡可能地消弱甚至阻斷振動和噪聲的傳遞。影響車身覆蓋件剛度的幾何參數(shù)包括覆蓋件的曲率和厚度。采用有限元方法可在汽車設(shè)計早期對覆蓋件的曲率和厚度進(jìn)行優(yōu)化，同時采用主動阻尼技術(shù)在車身覆蓋件振動最為強(qiáng)烈處粘帖壓電陶瓷片或?qū)⑵淝度虢Y(jié)構(gòu)內(nèi)部。通過給壓電陶瓷片提供合適的電壓，使陶瓷片產(chǎn)生應(yīng)變，從而消弱振動、抑制振動的傳遞。為了消除駕駛室內(nèi)的噪聲，可將壓電陶瓷片應(yīng)用在儀表板中，并結(jié)合車身覆蓋件的處理措施，以進(jìn)一步消減噪聲。

選擇一輛B級車的車頂覆蓋件對所提出的方法進(jìn)行驗證。首先，采用有限元軟件Abaqus建立車頂覆蓋件模型，不斷改變車頂覆蓋件的曲率和厚度，并進(jìn)行振動和噪聲分析，確定最佳曲率、厚度以及振動峰值處的位置。之后，在振動峰值處加裝壓電陶瓷片，并進(jìn)行有限元分析。仿真分析結(jié)果表明，通過使用該方法，車頂覆蓋件的質(zhì)量減輕約1.25kg，同時NVH性能也得到了改善。

Murali Balasubramanian et al. SAE

2015-01-2265.

編譯：王祥