吳淵，高豐嶺，梁榮亮

（中汽研汽車檢驗中心（天津）有限公司，天津 300300）

1 引言

隨著汽車市場的蓬勃發(fā)展，消費者不只滿足于汽車當(dāng)前的行駛功能，開始更多地關(guān)注汽車的NVH 性能，并把NVH性能作為衡量汽車品質(zhì)的關(guān)鍵因素。在汽車行駛過程中，路噪是車內(nèi)主要的噪聲源之一，直接影響了車內(nèi)人員的駕駛感受。路噪可分為空氣傳播噪聲和結(jié)構(gòu)傳播噪聲，結(jié)構(gòu)路噪的主要傳遞路徑是路面激勵經(jīng)過輪胎傳遞到底盤再經(jīng)懸架傳遞到車身激起鈑金輻射噪聲，噪聲通過聲腔傳到人耳形成[1-2]。輪胎作為路噪傳遞路徑中的一環(huán)，占有重要的作用。胎壓是輪胎運行的重要參數(shù)，車速也直接影響了輪胎的力學(xué)特性，因此通過研究胎壓及車速對整車路噪的影響規(guī)律有助于深入挖掘輪胎的整車NVH 匹配性[3-5]。

為提升研究效率，本文采用VPG 技術(shù)開展工作?；贖yperwoks 中的NVHD 平臺及CDTire 輪胎模型搭建整車聲固耦合仿真模型，通過采集路面高程信息作為路面激勵進行整車路噪分析，探討胎壓及車速對整車路噪的影響。

2 整車VPG 路面振動噪聲仿真

2.1 CDTire 輪胎模型

本文對某廠205/50 R 17 型號輪胎進行CDTire 建模。獲取一個用于路噪仿真的CDTire 輪胎模型，需要對輪胎進行斷面掃描得到斷面結(jié)構(gòu)信息（圖1），基于CDTire/PI 平臺進行斷面幾何建模（圖2）。

圖1 輪胎斷面幾何圖

圖2 幾何建模結(jié)果

為了全面反映輪胎的綜合性能，需要對輪胎做一系列的性能測試，而后基于CDTire/PI 軟件通過仿真與測試結(jié)果對比反求輪胎參數(shù)生成用于整車路噪分析的CDT50 文件。圖3為部分工況下的測試和仿真曲線，曲線的高度吻合表明CDTire 具有很高的輪胎力學(xué)特性描述能力，能夠滿足整車路噪仿真要求[6]。

圖3 部分工況辨識結(jié)果

2.2 路面激勵

結(jié)合國內(nèi)實際中常用路面類型，文中以粗糙瀝青路作為測試路面，通過激光傳感器獲取路面不平度數(shù)據(jù)（圖4），經(jīng)過快速傅里葉變換（FFT）轉(zhuǎn)為空間頻率譜由下式轉(zhuǎn)為時間頻率譜S（f）作為輪胎接地點的路面位移載荷[7-8]。時間頻率譜如圖5 所示。

圖4 路面不平度

圖5 時間頻率路面功率譜密度

式中：f為時間頻率，為空間頻率。

2.3 整車建模與路噪仿真

在Hyperworks 的NVHD 平臺下對CDT50 輪胎模型文件線性化，生成含有節(jié)點、顯示單元、輪胎基本信息的fem 文件及h3d 文件，其中h3d 文件包含用于路噪分析計算的剛度、阻尼、質(zhì)量矩陣。結(jié)合某SUV 整車結(jié)構(gòu)，搭建用于路面振動噪聲分析的整車聲固耦合仿真模型（圖6）。

圖6 整車聲固耦合模型

定義駕駛員外耳、方向盤12 點方向、駕駛員座椅導(dǎo)軌右后安裝點為響應(yīng)點，對應(yīng)輸出聲壓級和振動加速度。

3 關(guān)鍵參數(shù)對路噪的影響

3.1 胎壓對路噪的影響

考慮到常用胎壓的適用范圍，文中以胎壓2.0bar～2.5bar作為分析變量，保持車速60km/h 不變，以0.1bar 作為增長，分析6 組胎壓下的路噪，結(jié)果如圖7 所示。

圖7 不同胎壓下輪胎路噪響應(yīng)

可以看出，胎壓的變化對路面噪聲振動在中高頻都有影響，特別是在150Hz～200Hz 頻率范圍，胎壓對噪聲影響較大。不同胎壓下某些頻率點對應(yīng)的噪聲聲壓級如表1 所示。

表1 駕駛員外耳噪聲峰值

由表中數(shù)據(jù)得到59Hz 處噪聲差異達到了3dB，整體來看中低頻范圍下2.3bar 的胎壓路面噪聲最大，150Hz 以后，胎壓和噪聲值呈正相關(guān)關(guān)系。

表2 中統(tǒng)計了不同胎壓下對應(yīng)的全頻段噪聲和振動的均方根值?？梢钥闯?，胎壓的變化對振動影響較小，但隨著胎壓增加噪聲有增大的趨勢。

表2 噪聲、3 向振動響應(yīng)RMS 值

3.2 車速對路噪的影響

保持胎壓為參考胎壓2.3bar，分析50km/h、70km/h、90km/h、110km/h 幾個代表性車速下的路噪響應(yīng)，結(jié)果如圖8 所示。

圖8 不同車速下輪胎路噪響應(yīng)

由圖可知，車速的變化對路噪在分析頻率范圍內(nèi)都有影響，特別是在150Hz～200Hz 頻率范圍，車速對噪聲影響較大。不同車速下某些頻率點對應(yīng)的噪聲聲壓級如表3 所示。

表3 駕駛員外耳噪聲峰值

從表中可以看出，119Hz 處噪聲差異達到了4.3dB（A）。和胎壓影響一致，在150Hz～200Hz 頻率范圍影響較大，在150Hz 以后，車速和噪聲呈正相關(guān)關(guān)系。

表4 中統(tǒng)計了不同車速下對應(yīng)的全頻段噪聲和振動的均方根值。從表中的均方根數(shù)據(jù)可以得到，駕駛員外耳噪聲和方向盤振動隨著車速的增大而增大，駕駛員座椅右后安裝點處影響較小，但趨勢也是呈正相關(guān)關(guān)系。

表4 噪聲、3 向振動響應(yīng)RMS 值

4 結(jié)束與展望

本文在CDTire 輪胎模型基礎(chǔ)上搭建了整車聲固耦合模型，采用VPG 技術(shù)創(chuàng)建整車路噪仿真工況，探究不同車速及胎壓對于整車NVH 的影響。研究表明，隨著胎壓和車速的增大，路面激勵引起的噪聲和振動均會變差，在150-200Hz的中高頻段更為明顯。