基于高品質汽車覆蓋件優化改善NVH特性

基于高品質汽車覆蓋件優化改善NVH特性

隨著人們環境意識的不斷提高，以及政府法規的不斷升級,各汽車制造商都在積極改善所生產汽車的燃油經濟性。常用的方法包括優化發動機、提高傳動系統效率、減輕汽車質量。過去在減輕汽車質量時，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現，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過程中重要的性能指標，汽車品質的提升也成為各汽車廠商追求的目標。然而，當覆蓋件的剛度降低時，NVH特性也將下降。因而，減輕汽車質量和改善NVH性能之間存在難以調和的矛盾。本研究給出了一種優化方法，該方法可用在汽車概念設計階段，對覆蓋件的幾何形狀進行優化，在減輕汽車質量的同時改善汽車的NVH特性。

汽車NVH問題的產生主要由于發動機激勵和路面激勵，兩者引起車內結構振動和結構輻射噪聲，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包括覆蓋件的曲率和厚度。采用有限元方法可在汽車設計早期對覆蓋件的曲率和厚度進行優化，同時采用主動阻尼技術在車身覆蓋件振動最為強烈處粘帖壓電陶瓷片或將其嵌入結構內部。通過給壓電陶瓷片提供合適的電壓，使陶瓷片產生應變，從而消弱振動、抑制振動的傳遞。為了消除駕駛室內的噪聲，可將壓電陶瓷片應用在儀表板中，并結合車身覆蓋件的處理措施，以進一步消減噪聲。

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，并進行有限元分析。仿真分析結果表明，通過使用該方法，車頂覆蓋件的質量減輕約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