芻議如何優化結構來改善汽車頂棚的吸音性能

劉曉莉　徐丹麗

摘 要：不同產品結構的差異性導致不同汽車頂棚的吸音性能各有差異。文章將重點研究如何通過結構上的優化，來改善汽車頂棚的吸音性能。

關鍵詞：汽車頂棚；吸音性能；優化

即使是相同的材料，不同汽車頂棚的吸音性能截然不同，其主要原因來自不同產品的結構差異，因此通過結構上的優化也可提升汽車頂棚的吸音性能。

1 頂棚骨架的厚度及厚度地圖

“為準確吸收某一頻率的1/4波長和頻率的對照表”，理論上推斷只有頂棚骨架的厚度大于等于8mm，頂棚產品才會擁有較好的吸音性。

但是基于頂棚的一般結構，車頂骨架厚度并不均勻（干法PP+玻纖工藝除外），因此在結構設計時盡可能的增大骨架最大厚度占頂棚總面積的百分比是必要的。

圖1是相同材料不同厚度比例下的吸音曲線，100%厚度為8～9mm的樣本吸音性最好，100%厚度為3～4mm的樣本吸音性最好，而厚度包含了8～9mm/5～6mm/3～4mm的樣板由于厚度百分比的不同也有所差異，但是都比100%厚度為3～4mm的樣板吸音性略好。

基于這一原理，我們可以利用頂棚厚度地圖來分析及預測產品吸音性通過厚度地圖可以很清楚的了解頂棚厚度的分配。

理論上頂棚除了周邊，手柄區域，頂燈區域和一些裝配點，其他區域都可以設計成最大厚度（這里認為頂棚與白車身的匹配是合理的且車內頭部空間足夠），所以75%的最大厚度百分比成為可能，從圖1可以看出，從100%厚度8～9mm到75%厚度8～9mm吸音性并沒有損失太多。

2 產品背部空間（Air Gap）

除了頂棚自身的厚度，頂棚背面到車身板金之間的間隙（空氣層），也很重要。利用空氣層氣波撞擊的原理同樣能起到一定吸音的作用。

圖3用背面使用無透氣性的帶膠無紡布來模擬頂棚背面無空氣間隙，另一個則使用具有良好透氣性的無紡織布，兩個頂棚同時放置到地板上，頂棚背部與地板之間有少量空氣間隙。使用帶膠無紡布的頂棚由于失去了頂棚背面的空氣層吸引性能有所下降。

當材料厚度與頂棚背部空間沖突時，應優先考慮產品厚度（增加產品厚度減小背部空間）。

作者簡介：劉曉莉（1980，2-），女，碩士，講師，上海開放大學，研究方向：機電一體化。

徐丹麗（1973，7-），女，博士，副教授，上海開放大學，研究方向：機電一體化。