底盤Squeak&Rattle噪聲源定位方法研究

秦再武 李小珊 顧曉卓 韋進光 紀浩

摘 要：文章針對汽車底盤Squeak&Rattle異響噪聲，提出了一種通過振動測試信號來定位異響噪聲源的方法。該方法依據的原理是：振動以機械波的形式從振源由近及遠傳播時，離振源遠的位置的振動響應會存在時間上的延遲。通過對比不同測點異常振動信號在時間上發生的先后順序，可以定位異響噪聲源。關鍵詞：Squeak&Rattle;振動;傳播延遲;異響噪聲源中圖分類號：U463.1 ?文獻標識碼：A ?文章編號：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Squeak&Rattle（簡稱S&R）噪聲也稱“異響”，是指汽車在行駛過程中出現的沒有規律的、非正常的響聲，由部件受激勵時發生相互摩擦（Squeak）或與敲擊（Rattle），產生，是汽車NVH問題的一個重要組成部分^[1]。不同于動力總成、風噪和路噪的規律性，S&R噪聲隨機性強、重復性較差，頻率范圍寬，極易被感知而引起抱怨，易出現于經歷了一定行駛里程的車輛中，各大汽車廠商在質保期內為此承擔了高額的維修費用^[2]。

汽車駕駛室內的S&R噪聲源可用聲學照相機定位^[3]，而發生在底盤的S&R噪聲，國內關于如何查找底盤S&R噪聲源的文獻資料較少：目前最為普遍的方法是通過道路試驗或四立柱通道道路模擬試驗的主觀評價及拆換零件的方式查找^[4]，非常費時費力。因此，能否通過客觀測試手段，快速識別出底盤S&R噪聲源，意義重大。文獻^[5]采用4通道的異響聽診器診斷出異響源在右前減震器，該方法需要反復分析對比并結合經驗來定位噪聲源;文獻^[6]通過加速度傳感器和麥克風采集異響數據，并進行頻域和時域分析找到轉向系統的噪聲源，而對于S&R噪聲，其寬頻特質決定其很難用頻域去定義聲源。

本文通過采集底盤S&R噪聲的時域信號，可快速定位出底盤噪聲源，并以某車型底盤異響為例，進行研究說明。

1 測試機理

零部件發生摩擦或撞擊異響時，摩擦或撞擊點我們可以把它當做一個振動源，也是我們需要尋找的異響源。從微觀來看，振動源會激勵離它最近的質點振動，使其離開原來的平衡位置開始運動，從而推動相鄰的的質點運動，即最初振動的質點將推動離它最近的質點以及更遠的質點在各自的平衡位置振動，但各個質點的振動存在一定的時間延遲。從宏觀來看，振動源帶來的異常振動會以波的形式從振動源由近及遠傳遞到部件的其他位置以及與其相連的零部件。

假設該振動的波在介質中的傳播速度為C，某測點離振源的距離為L，那該點的振動時間將比振源延遲T：

T=L/C

理論上，越是靠近振動源的點，時間上也會越早的被該異常振動影響從而產生異常振動。不同測點因為離振源的距離不同，因而振動延遲會存在時間差。根據這個原理，如果我們在一臺發生異響的車上，合理選擇測量點進行振動測試，并在時域觀察振動信號，只要找到異常振動最先開始發生的點，就能夠找到異響源。

2 測試方法

根據前文描述的原理，我們先設計一個小試驗，來演示測試方法并驗證該方法的有效性。

圖1所示為一塊方形板，在方板上用膠水固定了三個ICP型加速度傳感器，相鄰兩個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標記。在每個傳感器的左右兩側5CM處各選取一個位置，作為敲擊點，從右到左依次編號為1、2、3、4、5、6。

本次試驗還需用到：安裝有LMS Test.lab 軟件的筆記本電腦，LMS SCADAS XS數據采集前端，三個加速度傳感器，連接前端和傳感器的連接線。按圖2所示接好設備，并設置好LMStest.lab測試軟件，開始測試。

依次拿錘子敲擊測點1-6，得到如圖3所示測試數據。因為一共有6個敲擊點，所以在圖3中的加速度時域信號上可以看到6個明顯的異常振動信號。紅色實線、綠色點劃線和藍色虛線分別代表L、M和R三個加速傳感器采集到的垂直于平板方向的加速度信號。

截取第一部分異常振動信號，進行局部放大，如圖4所示。依據前文提到的機理，如果敲擊點1為異響源，那么三個加速傳感器采集到的異常振動信號時域響應順序應該為R→M→L。如圖四所示，R傳感器測試到的異常振動信號比M約早0.0005秒，M傳感器測試到的異常振動信號比L傳感器同樣約早0.0005秒。測試結果和理論預期結果一致。

所有敲擊點測試結果如表1所示。所有測試結果均與理論預測一樣，證明該方法有效。

在實際工作中，如果異響產生需要特定的行駛工況或操作，測試時采集的信號時間可能會比較長，為了更好鎖定異響時的振動數據，可以再添加一個麥克風采集聲音信息，測試完成查看數據時可以先通過聲音，定位到異響發生的時刻，再對比該時刻各測點振動加速度信號，能幫我們更快的鎖定噪聲源。

3 案例

某車型在30公里左右時緊急制動底盤前部發生異響。依照本文介紹的測試方法，按照如下截圖所示布點測試。并在車內放置了一個麥克風，用于輔助確定異響發生時間。測試設備帶有GPS測速功能，所以本次測試還放入了車速信息。

上圖為測試到的振動加速度、聲音以及車速數據。通過根據車速，音頻信號，振動加速度時間信號，找到異響發生時間點，并截取該時間點前后一小段振動加速信號作為分析對象。

通過測試數據可以看到，副車架后點在異響發生時刻率先發生異常振動，按前文講述的判定原理，可以鎖定副車架后安裝點為該制動異響的異響源。

4 結論

通過測試振動加速度，對比加速度時域信號來定位異響源，原理和方法簡單可靠。只要異常振動信號沒有被其他背景信號嚴重干擾或完全淹沒，能被識別就可以使用該方法。因為不需要對測試數據做復雜處理，測試完可以快速查看結果，并根據結果調整測點，快速鎖定最終異響源，效率高。對于摩擦或撞擊產生的異響問題，在快速定位上具備明顯優勢。

參考文獻

[1] 石建策.汽車儀表板異響CAE分析技術研究 [D].長春：吉利大學，2017.

[2] Farokh Kavarana，Benny Rediers.Squeak and Rattle- State of the Art and Beyond[C].SAE Paper 1999-01-1728.

[3] Kyung-Hwan Park， Man-Suk Bae， Dong-Ho Yoo， et al. A Study on Buzz， Squeak and Rattle in a Cockpit Asseembly[C]. SAE Paper 2005-01-2544.

[4] 龐劍.汽車車身噪聲與振動控制[M].北京：機械工業出版社.2015.

[5] 楊增雨.2007年寶馬730Li用異響聽診器診斷底盤異響[J].汽車維修技師，2017.8：86-87.

[6] 張雅閣，崔金龍，劉科陽.一種基于測試設備的轉向系統異響源定位方法[C].第十三屆河南省汽車工程科技學術研討會，2016：409- 411.