秦再武 李小珊 顧曉卓 韋進(jìn)光 紀(jì)浩

摘 要：文章針對(duì)汽車(chē)底盤(pán)Squeak&Rattle異響噪聲，提出了一種通過(guò)振動(dòng)測(cè)試信號(hào)來(lái)定位異響噪聲源的方法。該方法依據(jù)的原理是：振動(dòng)以機(jī)械波的形式從振源由近及遠(yuǎn)傳播時(shí)，離振源遠(yuǎn)的位置的振動(dòng)響應(yīng)會(huì)存在時(shí)間上的延遲。通過(guò)對(duì)比不同測(cè)點(diǎn)異常振動(dòng)信號(hào)在時(shí)間上發(fā)生的先后順序，可以定位異響噪聲源。關(guān)鍵詞：Squeak&Rattle;振動(dòng);傳播延遲;異響噪聲源中圖分類(lèi)號(hào)：U463.1 ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ?文章編號(hào)：1671-7988（2019）01-128-03

Research on Positioning Method of Chassis Squeak&Rattle Noise Source

Qin Zaiwu， Li Xiaoshan， Gu Xiaozhuo， Wei Jinguang， Ji Hao

（ Technology Center of SAIC-GM-Wuling Automobile Co.， Ltd.， Guangxi Liuzhou 545000 ）

Abstract：?This article presents a method about the location of Squeak&Rattle abnormal noise source by vibration test. It is based on the principle that the response at far position is delayed when the wave of vibration spreads from the near to the distant. We can locate the abnormal noise source by comparing the response starting time at different test positions.Keywords： Squeak&Rattle; vibration; delayed; abnormal noise sourceCLC NO.： U463.1 ?Document Code： A ?Article ID：?1671-7988（2019）01-128-03

前言

汽車(chē)Squeak&Rattle（簡(jiǎn)稱(chēng)S&R）噪聲也稱(chēng)“異響”，是指汽車(chē)在行駛過(guò)程中出現(xiàn)的沒(méi)有規(guī)律的、非正常的響聲，由部件受激勵(lì)時(shí)發(fā)生相互摩擦（Squeak）或與敲擊（Rattle），產(chǎn)生，是汽車(chē)NVH問(wèn)題的一個(gè)重要組成部分^[1]。不同于動(dòng)力總成、風(fēng)噪和路噪的規(guī)律性，S&R噪聲隨機(jī)性強(qiáng)、重復(fù)性較差，頻率范圍寬，極易被感知而引起抱怨，易出現(xiàn)于經(jīng)歷了一定行駛里程的車(chē)輛中，各大汽車(chē)廠(chǎng)商在質(zhì)保期內(nèi)為此承擔(dān)了高額的維修費(fèi)用^[2]。

汽車(chē)駕駛室內(nèi)的S&R噪聲源可用聲學(xué)照相機(jī)定位^[3]，而發(fā)生在底盤(pán)的S&R噪聲，國(guó)內(nèi)關(guān)于如何查找底盤(pán)S&R噪聲源的文獻(xiàn)資料較少：目前最為普遍的方法是通過(guò)道路試驗(yàn)或四立柱通道道路模擬試驗(yàn)的主觀(guān)評(píng)價(jià)及拆換零件的方式查找^[4]，非常費(fèi)時(shí)費(fèi)力。因此，能否通過(guò)客觀(guān)測(cè)試手段，快速識(shí)別出底盤(pán)S&R噪聲源，意義重大。文獻(xiàn)^[5]采用4通道的異響聽(tīng)診器診斷出異響源在右前減震器，該方法需要反復(fù)分析對(duì)比并結(jié)合經(jīng)驗(yàn)來(lái)定位噪聲源;文獻(xiàn)^[6]通過(guò)加速度傳感器和麥克風(fēng)采集異響數(shù)據(jù)，并進(jìn)行頻域和時(shí)域分析找到轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的噪聲源，而對(duì)于S&R噪聲，其寬頻特質(zhì)決定其很難用頻域去定義聲源。

本文通過(guò)采集底盤(pán)S&R噪聲的時(shí)域信號(hào)，可快速定位出底盤(pán)噪聲源，并以某車(chē)型底盤(pán)異響為例，進(jìn)行研究說(shuō)明。

1 測(cè)試機(jī)理

零部件發(fā)生摩擦或撞擊異響時(shí)，摩擦或撞擊點(diǎn)我們可以把它當(dāng)做一個(gè)振動(dòng)源，也是我們需要尋找的異響源。從微觀(guān)來(lái)看，振動(dòng)源會(huì)激勵(lì)離它最近的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)，使其離開(kāi)原來(lái)的平衡位置開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，從而推動(dòng)相鄰的的質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，即最初振動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)將推動(dòng)離它最近的質(zhì)點(diǎn)以及更遠(yuǎn)的質(zhì)點(diǎn)在各自的平衡位置振動(dòng)，但各個(gè)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)存在一定的時(shí)間延遲。從宏觀(guān)來(lái)看，振動(dòng)源帶來(lái)的異常振動(dòng)會(huì)以波的形式從振動(dòng)源由近及遠(yuǎn)傳遞到部件的其他位置以及與其相連的零部件。

假設(shè)該振動(dòng)的波在介質(zhì)中的傳播速度為C，某測(cè)點(diǎn)離振源的距離為L(zhǎng)，那該點(diǎn)的振動(dòng)時(shí)間將比振源延遲T：

T=L/C

理論上，越是靠近振動(dòng)源的點(diǎn)，時(shí)間上也會(huì)越早的被該異常振動(dòng)影響從而產(chǎn)生異常振動(dòng)。不同測(cè)點(diǎn)因?yàn)殡x振源的距離不同，因而振動(dòng)延遲會(huì)存在時(shí)間差。根據(jù)這個(gè)原理，如果我們?cè)谝慌_(tái)發(fā)生異響的車(chē)上，合理選擇測(cè)量點(diǎn)進(jìn)行振動(dòng)測(cè)試，并在時(shí)域觀(guān)察振動(dòng)信號(hào)，只要找到異常振動(dòng)最先開(kāi)始發(fā)生的點(diǎn)，就能夠找到異響源。

2 測(cè)試方法

根據(jù)前文描述的原理，我們先設(shè)計(jì)一個(gè)小試驗(yàn)，來(lái)演示測(cè)試方法并驗(yàn)證該方法的有效性。

圖1所示為一塊方形板，在方板上用膠水固定了三個(gè)ICP型加速度傳感器，相鄰兩個(gè)加速度傳感器之間的間距約為25CM，按照排布位置分別用字母L、M、R標(biāo)記。在每個(gè)傳感器的左右兩側(cè)5CM處各選取一個(gè)位置，作為敲擊點(diǎn)，從右到左依次編號(hào)為1、2、3、4、5、6。

本次試驗(yàn)還需用到：安裝有LMS Test.lab 軟件的筆記本電腦，LMS SCADAS XS數(shù)據(jù)采集前端，三個(gè)加速度傳感器，連接前端和傳感器的連接線(xiàn)。按圖2所示接好設(shè)備，并設(shè)置好LMStest.lab測(cè)試軟件，開(kāi)始測(cè)試。

依次拿錘子敲擊測(cè)點(diǎn)1-6，得到如圖3所示測(cè)試數(shù)據(jù)。因?yàn)橐还灿?個(gè)敲擊點(diǎn)，所以在圖3中的加速度時(shí)域信號(hào)上可以看到6個(gè)明顯的異常振動(dòng)信號(hào)。紅色實(shí)線(xiàn)、綠色點(diǎn)劃線(xiàn)和藍(lán)色虛線(xiàn)分別代表L、M和R三個(gè)加速傳感器采集到的垂直于平板方向的加速度信號(hào)。

截取第一部分異常振動(dòng)信號(hào)，進(jìn)行局部放大，如圖4所示。依據(jù)前文提到的機(jī)理，如果敲擊點(diǎn)1為異響源，那么三個(gè)加速傳感器采集到的異常振動(dòng)信號(hào)時(shí)域響應(yīng)順序應(yīng)該為R→M→L。如圖四所示，R傳感器測(cè)試到的異常振動(dòng)信號(hào)比M約早0.0005秒，M傳感器測(cè)試到的異常振動(dòng)信號(hào)比L傳感器同樣約早0.0005秒。測(cè)試結(jié)果和理論預(yù)期結(jié)果一致。

所有敲擊點(diǎn)測(cè)試結(jié)果如表1所示。所有測(cè)試結(jié)果均與理論預(yù)測(cè)一樣，證明該方法有效。

在實(shí)際工作中，如果異響產(chǎn)生需要特定的行駛工況或操作，測(cè)試時(shí)采集的信號(hào)時(shí)間可能會(huì)比較長(zhǎng)，為了更好鎖定異響時(shí)的振動(dòng)數(shù)據(jù)，可以再添加一個(gè)麥克風(fēng)采集聲音信息，測(cè)試完成查看數(shù)據(jù)時(shí)可以先通過(guò)聲音，定位到異響發(fā)生的時(shí)刻，再對(duì)比該時(shí)刻各測(cè)點(diǎn)振動(dòng)加速度信號(hào)，能幫我們更快的鎖定噪聲源。

3 案例

某車(chē)型在30公里左右時(shí)緊急制動(dòng)底盤(pán)前部發(fā)生異響。依照本文介紹的測(cè)試方法，按照如下截圖所示布點(diǎn)測(cè)試。并在車(chē)內(nèi)放置了一個(gè)麥克風(fēng)，用于輔助確定異響發(fā)生時(shí)間。測(cè)試設(shè)備帶有GPS測(cè)速功能，所以本次測(cè)試還放入了車(chē)速信息。

上圖為測(cè)試到的振動(dòng)加速度、聲音以及車(chē)速數(shù)據(jù)。通過(guò)根據(jù)車(chē)速，音頻信號(hào)，振動(dòng)加速度時(shí)間信號(hào)，找到異響發(fā)生時(shí)間點(diǎn)，并截取該時(shí)間點(diǎn)前后一小段振動(dòng)加速信號(hào)作為分析對(duì)象。

通過(guò)測(cè)試數(shù)據(jù)可以看到，副車(chē)架后點(diǎn)在異響發(fā)生時(shí)刻率先發(fā)生異常振動(dòng)，按前文講述的判定原理，可以鎖定副車(chē)架后安裝點(diǎn)為該制動(dòng)異響的異響源。

4 結(jié)論

通過(guò)測(cè)試振動(dòng)加速度，對(duì)比加速度時(shí)域信號(hào)來(lái)定位異響源，原理和方法簡(jiǎn)單可靠。只要異常振動(dòng)信號(hào)沒(méi)有被其他背景信號(hào)嚴(yán)重干擾或完全淹沒(méi)，能被識(shí)別就可以使用該方法。因?yàn)椴恍枰獙?duì)測(cè)試數(shù)據(jù)做復(fù)雜處理，測(cè)試完可以快速查看結(jié)果，并根據(jù)結(jié)果調(diào)整測(cè)點(diǎn)，快速鎖定最終異響源，效率高。對(duì)于摩擦或撞擊產(chǎn)生的異響問(wèn)題，在快速定位上具備明顯優(yōu)勢(shì)。

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