某SUV車身轟鳴解決方案

閆亮

摘 要：在汽車怠速加速過程中，會產生轟鳴聲引起乘員人耳不適。某款SUV在2500rpm和3000-4000rpm加速情況下產生轟鳴，引起人耳不適，為了提升整體NVH水平，文章通過對比其車身動剛度以及NTF，查找車身結構對轟鳴聲的影響，進而對車身結構進行優化，從而改善了車身轟鳴聲。

關鍵詞：轟鳴噪聲;傳遞函數;結構優化

中圖分類號：U462.3 ?文獻標識碼：A ?文章編號：1671-7988（2020）20-51-04

Abstract： In the process of idling and accelerating， there will be a roar which will cause the discomfort of the passengers. In order to improve the NVH level， this paper compares the dynamic stiffness and NTF of the SUV body to find out the influence of the body structure on the roar， and then optimizes the body structure， so as to improve the body roar.

Keywords： Roar noise; Transfer function; Structural optimization

CLC NO.： U462.3 ?Document Code： A ?Article ID： 1671-7988（2020）20-51-04

前言

隨著中國工業的發展，國內主機廠對汽車的研發也進入了新的階段，從跟隨到引領慢慢過渡，用戶在購買汽車時對汽車性能也更加重視，同時，合資品牌汽車價格下降及自主品牌向高端產品的探索要求自主品牌的汽車在性能上要有優越的表現，以在激烈市場競爭中立于不敗之地。幾年來，各自主品牌主機廠也在迅速的擴充自己的研發能力，從市場來看，近幾年來自主品牌廠商向市場推出的產品性能不斷提升，出現了一批優秀的產品，在激勵的市場競爭中足以與合資品牌汽車抗衡。作用用戶最能直觀感受到的性能之一，NVH性能被越來越多的主機廠關注，在最近幾年里，許多主機廠也在投入巨資對NVH性能進行開發。汽車車內的振動噪聲是由動力總成、路面及環境等多種激勵，并通過多條不同的傳遞路徑傳到車內。NVH性能，作為人體可以直接主管感受到的性能，從某方面來說，是競爭力的具體體現，尤其在滿足了車輛基本需求的前提條件下，NVH的性能越發顯得重要。為了進一步提高整車的NVH水平，往往要綜合考慮各種激勵以及相關的傳遞路徑的特征[1]。同時也要考察車身本身的動剛度對車身的影響，所以，本文在發現轟鳴聲后，通過原因分析，找到相關設計指標，提出優化方案，從而解決問題。

1 理論基礎

1.1 結構傳遞函數

2 問題描述

某SUV 1.5GDI調校車在三檔WOT 2500rpm存在較大轟鳴聲問題，在實際使用過程中，測試的結果如圖1所示。

上圖分別表示前排和后排實測的轟鳴聲，其中實線表示原狀態總值，虛線表示原狀態的階次噪聲，紅色是1.5GDI，綠色是6MT，從上圖可以看出，1.5GDI在2500rpm轟鳴聲很明顯。6MT前排轟鳴不明顯，后排也存在轟鳴聲。

3 原因排查

對于車身系統而言，轟鳴聲由動力總成系統產生，而在車身接附點上，動力總成是通過懸置安裝點安裝在車身上的，由動力總成產生的激勵，通過車身懸置安裝點，傳遞到車身系統，然后通過聲腔傳遞到人耳，從而產生不好的主觀感受。為了排查車身系統的影響，需要查找了車身系統懸置安裝點的動剛度、對應的聲腔模態以及由懸置系統到車身懸置安裝點再通過車身系統傳遞到聲腔中，最后由聲腔反饋到人耳感受聲振函數在人耳處引起的聲壓級程度。

3.1 聲腔模態

通過有限元的方法，在內飾車身狀態下生成聲腔模型，計算并提取聲腔模態的前十階模態，其中前六階聲腔模態如圖2所示，通過仿真分析的結果可以看出，聲腔模態的前三階模態分別是44.92Hz、87.51Hz和1113.1Hz。

3.2 聲振傳遞函數分析

聲振傳遞函數上面已經有了詳細的理論解釋，這里，通過有限元的方法，對傳遞進行了模擬分析，如圖3和圖4所示，其中圖3表示左側懸置激勵點引起自身安裝點的動剛度以及駕駛員和乘員的人耳聲壓級，圖4表示右側懸置激勵點引起自身安裝點的動剛度以及駕駛員和乘員的人耳聲壓級，先看右懸置帶來的影響，從分析的結果可以看出，車身右懸置安裝點在整備車身狀態下的Y向動剛度峰值出現在86Hz，剛好和上面提到的聲腔二階模態（如圖2所示）產生了共振。與此同時，右懸置激勵引起的右側駕駛員和乘員在85H處也出現了峰值;左側懸置帶來的影響和右側大同小異，這就進一步論證了可以通過懸置的原點動剛度的頻率，通過和聲腔模態頻率的方式對結構進行優化和改善，提升原點動剛度成為最有效的途徑。

3.3 整備車身模態及整車頻響分析

通過懸置左右引起的人耳聲壓級分析的結果數據可以看出，原點動剛度在85Hz左右有一個明顯的峰值，故需要考察內飾車身的模態。

通過以上分析可以看出，整備車身在86Hz左右前機艙左右縱梁有上下擺動的模態，因此整備車身NTF在86Hz左右偏高，是由該模態引起。整車縱梁頻響可看出，動剛度峰值在91Hz。

4 解決方案

為了解決以上分析的問題，在車身上增加一個支持支架，從而達到提升懸置動剛度的目的，支架方案如圖7所示。

圖8可以看出，右懸置Y向動剛度提升明顯，前后排在84Hz、90-100Hz、130Hz的NTF優化明顯，Z向動剛度94Hz→85和100Hz兩個單峰值，且85Hz峰值較原狀態惡化。結合測試與仿真的車身模態振型可看出，右縱梁一側的振動更明顯（右懸置被動側的振動量級偏大），因此需要對其進行加強。加強的方案如圖所示，加強后右懸置Y向IPI在92Hz左右改善明顯，NTF的效果也相應改善。

結論可以看出：

（1）通過增加支架對右前縱梁以及大燈支架區域進行加強，右懸置的動剛度在92Hz有明顯提升，NTF相應改善;

（2）加強后，右懸置Z向動剛度在92Hz左右有改善，但在86Hz有一定程度的惡化。

因此通過車身對該位置進行加強，進而改善整車轟鳴聲。

參考文獻

[1] 王萬英，靳曉雄，彭為，郭輝，尹燕莉.輪胎振動噪聲結構傳遞路徑分析[J].振動與沖擊，2010，29（06）：88～91.

[2] 倪振華.振動力學[M].西安：西安交通大學出版社，1988.

[3] 張立明，周建文.王玉超.基于本間貢獻量分析的車身噪聲傳遞函數優化[C].第六屆中國CAE工程分析技術年會論文集.