某SUV车身轰鸣解决方案

闫亮

摘 要：在汽车怠速加速过程中，会产生轰鸣声引起乘员人耳不适。某款SUV在2500rpm和3000-4000rpm加速情况下产生轰鸣，引起人耳不适，为了提升整体NVH水平，文章通过对比其车身动刚度以及NTF，查找车身结构对轰鸣声的影响，进而对车身结构进行优化，从而改善了车身轰鸣声。

关键词：轰鸣噪声;传递函数;结构优化

中图分类号：U462.3  文献标识码：A  文章编号：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

随着中国工业的发展，国内主机厂对汽车的研发也进入了新的阶段，从跟随到引领慢慢过渡，用户在购买汽车时对汽车性能也更加重视，同时，合资品牌汽车价格下降及自主品牌向高端产品的探索要求自主品牌的汽车在性能上要有优越的表现，以在激烈市场竞争中立于不败之地。几年来，各自主品牌主机厂也在迅速的扩充自己的研发能力，从市场来看，近几年来自主品牌厂商向市场推出的产品性能不断提升，出现了一批优秀的产品，在激励的市场竞争中足以与合资品牌汽车抗衡。作用用户最能直观感受到的性能之一，NVH性能被越来越多的主机厂关注，在最近几年里，许多主机厂也在投入巨资对NVH性能进行开发。汽车车内的振动噪声是由动力总成、路面及环境等多种激励，并通过多条不同的传递路径传到车内。NVH性能，作为人体可以直接主管感受到的性能，从某方面来说，是竞争力的具体体现，尤其在满足了车辆基本需求的前提条件下，NVH的性能越发显得重要。为了进一步提高整车的NVH水平，往往要综合考虑各种激励以及相关的传递路径的特征[1]。同时也要考察车身本身的动刚度对车身的影响，所以，本文在发现轰鸣声后，通过原因分析，找到相关设计指标，提出优化方案，从而解决问题。

1 理论基础

1.1 结构传递函数

2 问题描述

某SUV 1.5GDI调校车在三档WOT 2500rpm存在较大轰鸣声问题，在实际使用过程中，测试的结果如图1所示。

上图分别表示前排和后排实测的轰鸣声，其中实线表示原状态总值，虚线表示原状态的阶次噪声，红色是1.5GDI，绿色是6MT，从上图可以看出，1.5GDI在2500rpm轰鸣声很明显。6MT前排轰鸣不明显，后排也存在轰鸣声。

3 原因排查

对于车身系统而言，轰鸣声由动力总成系统产生，而在车身接附点上，动力总成是通过悬置安装点安装在车身上的，由动力总成产生的激励，通过车身悬置安装点，传递到车身系统，然后通过声腔传递到人耳，从而产生不好的主观感受。为了排查车身系统的影响，需要查找了车身系统悬置安装点的动刚度、对应的声腔模态以及由悬置系统到车身悬置安装点再通过车身系统传递到声腔中，最后由声腔反馈到人耳感受声振函数在人耳处引起的声压级程度。

3.1 声腔模态

通过有限元的方法，在内饰车身状态下生成声腔模型，计算并提取声腔模态的前十阶模态，其中前六阶声腔模态如图2所示，通过仿真分析的结果可以看出，声腔模态的前三阶模态分别是44.92Hz、87.51Hz和1113.1Hz。

3.2 声振传递函数分析

声振传递函数上面已经有了详细的理论解释，这里，通过有限元的方法，对传递进行了模拟分析，如图3和图4所示，其中图3表示左侧悬置激励点引起自身安装点的动刚度以及驾驶员和乘员的人耳声压级，图4表示右侧悬置激励点引起自身安装点的动刚度以及驾驶员和乘员的人耳声压级，先看右悬置带来的影响，从分析的结果可以看出，车身右悬置安装点在整备车身状态下的Y向动刚度峰值出现在86Hz，刚好和上面提到的声腔二阶模态（如图2所示）产生了共振。与此同时，右悬置激励引起的右侧驾驶员和乘员在85H处也出现了峰值;左侧悬置带来的影响和右侧大同小异，这就进一步论证了可以通过悬置的原点动刚度的频率，通过和声腔模态频率的方式对结构进行优化和改善，提升原点动刚度成为最有效的途径。

3.3 整备车身模态及整车频响分析

通过悬置左右引起的人耳声压级分析的结果数据可以看出，原点动刚度在85Hz左右有一个明显的峰值，故需要考察内饰车身的模态。

通过以上分析可以看出，整备车身在86Hz左右前机舱左右纵梁有上下摆动的模态，因此整备车身NTF在86Hz左右偏高，是由该模态引起。整车纵梁频响可看出，动刚度峰值在91Hz。

4 解决方案

为了解决以上分析的问题，在车身上增加一个支持支架，从而达到提升悬置动刚度的目的，支架方案如图7所示。

图8可以看出，右悬置Y向动刚度提升明显，前后排在84Hz、90-100Hz、130Hz的NTF优化明显，Z向动刚度94Hz→85和100Hz两个单峰值，且85Hz峰值较原状态恶化。结合测试与仿真的车身模态振型可看出，右纵梁一侧的振动更明显（右悬置被动侧的振动量级偏大），因此需要对其进行加强。加强的方案如图所示，加强后右悬置Y向IPI在92Hz左右改善明显，NTF的效果也相应改善。

结论可以看出：

（1）通过增加支架对右前纵梁以及大灯支架区域进行加强，右悬置的动刚度在92Hz有明显提升，NTF相应改善;

（2）加強后，右悬置Z向动刚度在92Hz左右有改善，但在86Hz有一定程度的恶化。

因此通过车身对该位置进行加强，进而改善整车轰鸣声。

参考文献

[1] 王万英，靳晓雄，彭为，郭辉，尹燕莉.轮胎振动噪声结构传递路径分析[J].振动与冲击，2010，29（06）：88～91.

[2] 倪振华.振动力学[M].西安：西安交通大学出版社，1988.

[3] 张立明，周建文.王玉超.基于本间贡献量分析的车身噪声传递函数优化[C].第六届中国CAE工程分析技术年会论文集.