基于Biot理論的汽車輕型隔聲罩開發

設計開發

基于Biot理論的汽車輕型隔聲罩開發

為降低車內噪聲，各汽車制造廠商都在研究對抗噪聲源的技術。常見的技術是，使用隔聲罩降低車內噪聲。傳統的隔聲罩采用剛性模型的熱固性樹脂材料制造，其隔聲性能與隔聲罩的質量呈正比。但是，隨著各國政府均制定了相應的排放和燃油消耗法規，增加隔聲罩的質量雖然可以改善隔聲性能，但卻使整車的質量增加。因此，如何在改善隔聲罩隔聲性能的同時實現隔聲罩的輕量化，已成為了汽車制造廠商需要解決的難題。基于多孔材料中的振動傳播理論即Biot理論，利用復合材料開發了一種隔聲性能更好的輕型隔聲罩。

設計新隔聲罩時，首先需要先進行隔聲罩材料的選擇。由于汽車噪聲峰值只分布在800～2500Hz的頻率段，因而選擇的隔聲罩材料需要對這個頻率的噪聲具有良好的隔聲效果。對新隔聲罩結構的設計，則需要同時實現對噪聲的隔離與吸收。因而，新隔聲罩采用隔聲層和吸聲層交替排列的形式，隔聲層采用粘彈性薄膜復合材料，其在隔聲的同時可抑制隔聲罩發生的共振，并減少噪聲的輻射。吸聲層則采用具有較好吸聲性能的多孔吸聲泡沫。對隔聲層的設計基于Biot理論，確定噪聲在多孔介質中的傳播方程，對隔聲層的厚度和形狀進行設計。對所設計的隔聲罩隔聲性能進行評價時，采用一輛豐田汽車公司生產的2.0L乘用車，該車采用金屬帶式無級變速器（CVT）。將CVT采用了輕型隔聲罩，并利用聲全息法對其進行了噪聲分析。結果顯示，與傳統CVT隔聲罩相比，使用新方法設計的CVT隔聲罩可以進一步降低4dB的噪聲，同時質量只有傳統隔聲罩的1/3。

Kentaro Kimuraet al.SAE 2016-01-0517.

編譯：王祥