汽车轮胎噪声产生的原因分析与预防

752019 NO.5汽车与新动力轮胎气柱共鸣影响因素及改善措施刘 杰(赛科工业科技开发(武汉)有限公司上海分公司,上海 200233)摘要:论述轮胎气柱共鸣的机理及共鸣频率的计算方法,并分析轮胎温度㊁尺寸㊁车速对气柱共鸣的影响㊂根据气柱共鸣的发生机理,在工程上对电动汽车轮胎气柱共鸣提出了几种改善方法,对电动汽车轮胎声学性能的提高有积极指导作用㊂关键词:电动汽车;轮胎气柱共鸣;共鸣频率0 前言轮胎的气柱共鸣噪声在传统内燃机汽车的轮胎上普遍存在,由于发动机噪声掩蔽效应,轮胎气柱共鸣噪声并未得以凸显㊂新能源汽车尤其是纯电动汽车,因为没有发动机噪声,车辆行驶时的胎噪和路噪尤为突出㊂1999年,美国福特公司对电动车车内声学特性进行了深入研究,并与传统汽车进行了对比分析[1]㊂研究指出,由于缺乏发动机的掩蔽效应,在低速工况下,同样声压级和响度的噪声在纯电动车内主观感觉强烈㊂轮胎气柱共鸣噪声频率范围是人耳感知较为敏感的区域,因此轮胎气柱共鸣噪声差的车,乘客很容易发现,并引起不满,特别是在平滑的路面上发生的轮胎气柱共鸣噪声,较容易察觉㊂研究电动汽车轮胎的气柱共鸣噪声形成机理及对策对提高驾乘舒适性有积极意义㊂1 问题描述某自主开发A 级S U V 纯电动车型(B E V )采用的是某知名品牌轮胎供应商的255/50R 17低滚阻轮胎㊂在小方砖路面行驶时,发现车辆的轮胎气柱共鸣声特别明显,会引起乘客抱怨㊂经过测试,该B E V 车型的轮胎气柱共鸣噪声在220H z 附近有明显峰值,如图1所示㊂2 机理分析共鸣代表空气的共振,其中轮胎内空气的共振称之为 轮胎气柱共鸣 ㊂轮胎对路面的激励力经过轮胎内空气腔和轮辋的耦合系统传递到车轴,形成车轴或转向节上的纵向力㊁侧向力和垂直力,有时还有扭矩[2],并通过悬架系统传递到车身㊂轮胎内空气腔的图1 某B E V 车型在小方砖路面行驶时车内噪声模态,在轮胎自由状态下只有1个峰值,但轮胎与路面接触变形后,胎面前后方向长度被拉长,该空气腔的模态频率变低,上下方向长度变短,频率变高,空气腔模态在接地后会分裂成2个峰值㊂同时,随着车速的增加,该共鸣频带会变宽,原因是声波在轮胎空腔内传播,在接地点分裂成2个方向,1个顺着车辆前进方向,1个逆着车辆前进方向㊂气柱共鸣的频率计算公式为f =υ声音ʃυ车2πr(1)式中,υ声音表示声音在空气中的传播速度;υ车表示车速;r 表示车轮滚动半径㊂由式(1)可看出,随着车速提高,该共振频带会变宽㊂图2是该B E V 车在小方砖路测试的滚动噪声C a m pb e l l 图,发现在220H z 附近存在共鸣带㊂轮胎内部的空气形成了封闭的腔室,有着固有的模态㊂轿车轮胎声腔模态频率通常在210~240H z ㊂当悬架的频率和轮胎声腔模态频率一致时,发生共振现象,并将振动通过控制臂和悬架结构传递到车身[3]㊂762019 NO.5汽车与新动力图2 某B E V 车型车内滚动噪声C a m pb e l l 图路面激励轮胎经悬架传递至车内产生噪声可通过路面激励力与轮心至车内的传递函数表示为P (ω)=T (ω)㊃F (ω)(2)式中,P (ω)为车内噪声;F (ω)为路面负荷;ω表示频率;T (ω)为轮心到车内的力-声传递函数㊂T (ω)可表示为T (ω)=T t i r e (ω)㊃T s u s p (ω)㊃T b o d y (ω)(3)式中,T t i r e (ω)㊁T s u s p (ω)㊁T b o d y (ω)分别表示轮胎㊁悬挂㊁车身的力-声传递函数[4]㊂3 影响因素分析3.1 温度的影响分析由振动共鸣频率的计算公式可以得出,声音在空气中的传播速度对该共鸣频率有较大的影响,而温度又影响声速,温度越高声速越大㊂在0ħ时候声速是331m /s ,在15ħ时声速是340m /s ,在25ħ时声速是346m /s ㊂其计算公式如下υ声音=331+0.6t (4)式中,t 表示摄氏温度㊂轮胎在行走过程中因橡胶和地面发生挤压和变形导致温升明显,可达到20~30ħ㊂轮胎内温度变化难以直接测量,但可对胎面温度进行监控测量和修正㊂日产公司做过相关研究,在考虑温度变化后共鸣频率的精度可提高10~15H z ㊂经过温度修正后的轮胎声腔共鸣频率的计算公式可表示为f =331+0.6t ʃυ车2πr(5)式中,t 表示摄氏温度,υ车表示车速,r 表示车轮滚动半径㊂图3是某轮胎带与不带温度修正的轮胎空腔共鸣频率对比图,实线是试验值,虚线为未考虑温度影响㊂图3 某轮胎考虑和不考虑温度影响的对比图3.2 轮胎规格的影响分析国际标准的轮胎规格,由6部分组成,包括:轮胎宽度㊁轮胎断面的扁平率(高宽比)㊁轮胎类型代号㊁轮辋直径㊁负荷指数㊁许用车速代号,比如195/65R 1591V ㊂为了增加轮胎附着力和操控稳定性,轮胎一般会增加宽度㊂扁平率对轮胎的侧偏刚度影响很大,扁平率越低的轮胎,接地面积会变宽,侧偏刚度会提高,同时轮胎的变形会减少,轮胎接地变形后滞后损失会减低,从而降低行驶滚动阻力㊂对续航里程要求较高的电动车,其轮胎发展趋势是低扁平率㊁大胎宽㊂图4是用同样花纹和周长但不同扁平率轮胎在小方砖路测试的滚动噪声对比图㊂图4 扁平率对轮胎空腔共鸣影响对比图从图4可以看出,低扁平率轮胎对轮胎空腔共鸣噪声的改善有利㊂某轮胎厂商采用大数据法,统计分析了轮胎扁平率对空腔气柱共鸣的影响,测试结果如图5所示㊂由图5可以看出,扁平率越低的轮胎,轮胎气柱共鸣越明显㊂由此前分析可得出,电动汽车轮胎气柱共772019 NO.5汽车与新动力图5 扁平率对轮胎空腔共鸣影响对比图鸣噪声有变差的趋势㊂3.3 轮胎胎面模态影响分析轮胎胎面模态㊁轮胎厚度㊁大小㊁宽度都会影响到振动传递率㊂轮胎的胎面振动模态可通过仿真的方法获得㊂由仿真结论可知,胎面偶数次模态对轮胎气柱共鸣噪声基本上没有影响,但胎面奇数次模态对轮胎气柱共鸣噪声影响比较大(图6),可考虑对轮胎奇数次模态使用避频方法进行轮胎共鸣噪声的改善㊂图6 轮胎奇偶数次模态对共鸣噪声影响对比图3.4 轮辋影响因素分析轮辋弹性体共振对空腔共鸣噪声没有影响,轮辋质量对空腔共鸣噪声影响较大,轮辋转动惯量对空腔共鸣噪声影响不大㊂考虑到空腔共鸣噪声的主要贡献量是上下方向的受力,质量对空腔共鸣噪声影响比转动惯量更为明显㊂从测试结果来看,增大质量对空腔共鸣噪声有所改善,如图7所示㊂空腔共鸣噪声主入力不是来自左右方向,因此轮辋转动惯量对空腔共鸣噪声影响不大㊂4 改善措施从影响因素看,可从激励源㊁传递路径及响应寻求改进措施,分别对应轮胎㊁悬挂系统及车身㊂轮胎选型图7 不同轮辋质量下的空腔共鸣噪声对比图确定后,其空腔模态频率已固定,对其空腔模态的优化可从降低幅值响应入手,研究从腔体处理(阻尼处理㊁腔体分割㊁吸振腔)进行改善㊂如本田讴歌采用在轮毂上加工出谐振腔与轮胎空腔形成共鸣以消除原来的共鸣,也可在轮毂表面包裹吸声材料改善空腔混响㊂悬架结构设计应避开210~240H z 的频率段,一般要求悬架各方向声振灵敏度(N T F )小于55d B ㊂若出现空腔共鸣噪声抱怨,可通过在悬架结构敏感位置安装动态吸振器来进行优化㊂车身设计可考虑避开悬架的激励频率,车身接附点原点动刚度对悬架传递特性影响较大,要求达到10000N /mm ㊂本案例采用在轮辋表面包裹吸声材料的方法来改善空腔共鸣噪声,如图8所示㊂图8 轮辋增加吸音棉主观评价和客观测试都表明,通过在轮辋表面包裹吸音材料,可以解决轮胎空腔共鸣噪声抱怨问题,如图9所示㊂5 结论本文从机理上分析了轮胎空腔共鸣噪声产生原因,并论述了空腔共鸣噪声的几种影响因素,得出电动782019 NO.5汽车与新动力图9 轮胎内增加吸音棉对空腔共鸣噪声的改善汽车轮胎空腔共鸣噪声较传统车更为突出的结论㊂对于该B E V 车型的轮胎空腔共鸣噪声,采用在轮辋表面包裹吸音材料的方法得以有效解决,改善了该电动汽车的行驶舒适性,并对电动汽车轮胎声学性能改善有重要参考价值㊂参 考 文 献[1]朱宇.纯电动汽车车内噪声分析评价研究[D ].长春:吉林大学,2013.[2]庞剑,谌刚,何华.汽车噪声与振动:理论与应用[M ].北京:北京理工大学出版社,2006:324.[3]庞剑.路噪问题及控制方法[C ].重庆:长安汽车,2018:14.[4]邓江华,孙健颖,李奥飞.轮胎激励引致车内噪声问题的分析与优化[C ].天津:2018年中国汽车工程学会年会暨展览会,未来汽车与交通变革,2018:4.超数据库全网。

径向力八次谐波对轮胎高速噪声的影响高速噪声是指轮胎在高速行驶时所产生的噪声。

其中，径向力是指轮胎在与地面接触时所受到的垂直力。

而径向力的大小和频率分布可以对轮胎高速噪声产生影响。

径向力的八次谐波是指径向力在八倍频率时的分量。

这些分量的产生主要是由于轮胎的动态失稳和弛豫振动引起的。

在高速行驶时，轮胎因为速度的增加和路面不均匀性的作用，会发生动态失稳，从而引起轮胎的弛豫振动。

这种振动会产生径向力的八次谐波分量。

这些八次谐波分量会对轮胎高速噪声产生一定的影响。

首先，八次谐波分量会使轮胎产生额外的振动，进而产生噪声。

八次谐波分量的存在会导致轮胎在高速行驶时振动更加剧烈，从而产生更高的噪声。

其次，八次谐波分量的大小会影响轮胎与地面的摩擦力的分布，从而进一步影响轮胎的振动和噪声。

八次谐波分量的大小和分布会改变轮胎的接触形状，导致轮胎与地面之间的摩擦力分布不均匀，从而增加轮胎的振动和噪声。

然而，径向力的八次谐波对轮胎高速噪声的影响并不是单纯的负面影响。

在一些情况下，适当的八次谐波分量的存在也可以减小轮胎的高速噪声。

一方面，八次谐波分量可以通过改变轮胎的结构和材料来进行调控。

通过调整轮胎的结构和材料，可以减小八次谐波的大小和分布，从而降低轮胎的振动和噪声。

另一方面，八次谐波分量的存在也可以通过改变轮胎的气压和接地面积来进行调控。

通过调整轮胎的气压和接地面积，可以改变八次谐波分量的大小和分布，从而降低轮胎的振动和噪声。

综上所述，径向力的八次谐波对轮胎高速噪声的影响是一个相对复杂的问题。

八次谐波分量的存在会使轮胎产生额外的振动，进而增加轮胎的噪声。

然而，适当的八次谐波分量的存在也可以通过调整轮胎的结构、材料、气压和接地面积来减小轮胎的高速噪声。

为了降低轮胎的高速噪声，需要对八次谐波分量的影响进行更深入的研究，并制定相应的改进方案。

这可以通过实验、数值模拟等方法来进行研究，并结合轮胎制造商和汽车制造商的实际需求来制定相应的改进方案。

轨道交通轮轨噪声机理、预测与控制轮轨噪声机理：1. 滚动噪声：当车轮滚动通过轨道时，由于轮轨接触非均匀性（如表面粗糙度、波纹等）、不平顺性及几何偏差（如踏面和钢轨轮廓）等原因，产生周期性的冲击力和振动，进而导致噪声。

2. 啸叫噪声：在高速运行下，轮轨间可能产生自激振动现象，这种高频振动伴随强烈的声学辐射，形成典型的尖锐啸叫噪声。

3. 结构噪声：车体、转向架、轨道结构等部件因振动而产生的噪声，包括板件振动噪声、结构共鸣噪声等。

4. 气动噪声：列车高速行驶时，车辆外形与空气流动之间的相互作用也会产生一定的噪声。

轮轨噪声预测：- 理论计算模型：基于声学原理，建立轮轨噪声源的物理模型，利用数值模拟方法（例如有限元分析、边界元法等）预测噪声级。

- 实验测量与数据分析：在实验室环境下模拟实际工况，进行噪声测试，并结合现场实测数据，建立预测模型或数据库。

- 频谱分析：分析噪声信号的频率特性，识别关键频率成分及其来源，有助于针对性地设计降噪方案。

控制措施：1. 轨道优化：改善轨道结构设计，提高轨道的平顺性和刚度，采用高精度加工和维护技术降低轨道不平顺引起的噪声。

2. 车轮与轨道材料改进：研发低噪声、耐磨损的轮轨材料，优化轮轨接触面的设计以减小冲击噪声。

3. 阻尼技术：增加轨道、车体和转向架的阻尼装置，减少振动能量向噪声的转换。

4. 声学屏障：在沿线安装声屏障，对传播路径上的噪声进行吸收和反射衰减。

5. 结构吸声设计：在车厢内部采用吸声材料和隔音结构，减少车内乘客感受到的噪声。

6. 轨道减振垫：使用橡胶垫或其他弹性元件隔震，减轻振动向周边环境的传递。

7. 主动控制技术：开发和应用主动降噪技术，通过实时监测和反相补偿声波来抵消部分噪声。

特斯拉常见异响有哪些原因
特斯拉的常见异响可能有多种原因，以下是一些常见的情况：
1. 刹车异响：特斯拉电动车使用的刹车系统通常是电动刹车，而不是传统的液压刹车系统。

如果刹车盘或刹车片存在问题，可能会导致刹车时发出异响。

此外，刹车系统过热、刹车片磨损不均等情况也可能引起异响。

2. 悬挂异响：特斯拉的悬挂系统使用空气悬挂或液压悬挂，如果悬挂系统部件松动或磨损，可能会出现异响。

同时，路面不平也可能导致悬挂系统发出响声。

3. 轮胎异响：特斯拉车辆使用的轮胎需要定期检查和更换，如果轮胎磨损不均匀、气压不正常或轮胎磨损严重，可能会产生异响。

此外，轮胎与地面之间的摩擦也会导致轮胎发出噪音。

4. 电机异响：特斯拉车辆采用电动驱动系统，电机的运转可能会产生异响。

如果电机内部零部件损坏或电机安装松动，可能会出现不正常的噪音。

5. 风噪：特斯拉车辆在高速行驶时，可能会出现风噪问题。

这可能由于车窗密封不良、车身结构问题或其他与空气流动有关的因素引起。

以上仅为一些常见的特斯拉异响情况，具体问题还需要根据具体情况来确定。

如果车辆出现异响问题，建议及时联系特斯拉授权的售后服务中心或专业技术人员
进行检修和维修，以确保行驶的安全性和舒适性。

汽车噪声百科名片汽车噪声（Car noise），即汽车行驶在道路上时，内燃机、喇叭、轮胎等都会发出大量的人类不喜欢的声音。

汽车噪声严重影响人的身体健康。

近年来，城市机动车辆增长很快，伴随而来的交通噪声污染环境现象也日益突出。

专家认为，汽车对环保最大的危害是噪音污染。

实际上，城市最吵闹的噪音排第一的应属汽车喇叭声。

走在马路上，川流不息的汽车带来的是阵阵刺耳的喇叭声，无论你在办公室、教室、医院、家里，喇叭声都一样不能让你的耳朵清静。

目录汽车噪声源分析汽车噪声研究的意义汽车噪声的危害汽车噪声现象汽车噪声看法汽车噪声治理支招多管齐下五妙招让汽车噪声无处遁形汽车噪声源分析汽车噪声研究的意义汽车噪声的危害汽车噪声现象汽车噪声看法汽车噪声治理支招多管齐下五妙招让汽车噪声无处遁形展开编辑本段汽车噪声源分析①由道路所激发的车体结构的振动；②轮台触地所激起的空气振动；③车体穿过大气所产生的湍流；④发动机的振动和排气、进气；⑤传动系统中的相互运动所激发的振动；⑥制动器与轮圈的摩擦；⑦空调风机等。

汽车噪声问题包括两个方面：车内噪声和车外噪声。

前者影响车内乘客，后者影响车外环境。

汽车噪声是城市交通噪声的根源，各国环境保护部门都很重视，制定了汽车噪声的容许标准，而且标准随时间逐渐修改提高，我国汽车噪声标准的代号为GB1496-79。

目前，高速行驶中的汽车车外噪声主要是轮胎触地噪声，车内噪声主要是车体结构的振动和附面层噪声。

编辑本段汽车噪声研究的意义汽车噪声的大小衡量汽车质量水平的重要指标，因此，汽车噪声的防治也是世界汽车工业的一个重要课题。

汽车的噪声源有多种例如发动机、变速器、驱动桥、传动轴、车厢、玻璃窗、轮胎、继电器、喇叭、音响等等都会产生噪声。

这些噪声有些是被动产生的，有些是主动发生的（如人为按动喇叭）。

但是主要来源只有两个方面，一个是发动机，另一个是轮胎，它们都是被动发生的，只要车子行驶就会产生噪声。

发动机表面辐射噪声是主要的。

浅谈中小城市道路交通噪声污染防治摘要：随着城市交通的不断发展和汽车化进程的加快，道路交通噪声成为城市环境污染的重要来源之一。

本文针对中小城市道路噪声产生原因，提出了相应的综合防治对策。

关键词：中小城市交通，噪声污染，防治对策随着中小城市交通的不断发展和汽车化进程的加快，交通噪声污染已变得日趋严重，成为引人注目的城市环境问题之一。

交通噪声干扰时间长，影响范围广，尤其是随着城市交通快速发展，其噪声的影响范围和影响程度扩大，对市民的生活环境影响极大。

对交通噪声污染的防与治，涉及到城市土地利用、路网建设、城市交通需求控制、道路设计等多个层次、多个方面的问题，因此必须采取综合防治的对策。

1、城市道路交通噪声与危害道路交通噪声一般指机动车辆在交通干线上运行时所发出的超过国家标准（白天70db(a)，晚间55 db(a)）的声音。

产生噪声的原因包括轮胎与路面之间的摩擦碰撞、汽车自身零部件的运转（如发动机、排气管等）以及偶发的驾驶员行为（如鸣笛、刹车等）。

交通噪声是宽频带的，即含有所有可听范围频带的能量。

调查资料表明，我国城市的环境噪声主要来自交通噪声，交通噪声干扰人们的正常生活和休息，严重时甚至影响人们的身体健康。

如引起心血管疾病、内分泌疾病等。

噪声可使学习工作效率降低、产品质量下降，在特定条件下甚至成为社会不稳定的因素之一。

另外，交通噪声还会影响到公路沿线的经济发展。

例如，交通噪声影响严重的房地产、工厂、商厦等的经济效益和生产效益都有不同程度的下降，噪声还直接影响到公路周围的土地价值。

有资料表明：交通噪声每升高1分贝，土地的价格就会下降0.08～1.26％，平均0.9％左右。

反过来说，将交通噪声水平降低1分贝，则相当于沿线土地增值0.9％，对于土地批租来说，这是一个可观的数值。

2、中小城市道路交通噪声防治对策要控制交通噪声，就必须从以下三个途径入手，首先应该抑制噪声源，使产生的噪声总量下降，减少辐射的噪声；其次是阻断噪声的传播途径，使噪声危害的区域尽可能减小；最后是保护受声者。

车身旁路噪音的抑制与阻断研究 车身旁路噪音的抑制与阻断研究

随着汽车的普及，车辆噪音已成为影响人类健康和生活质量的问题之一。车身旁路噪音是其中的一个主要组成部分，它在行驶过程中会不断地向车外散发，影响到周围环境和行人的休息。因此，研究车身旁路噪音的抑制与阻断具有重要的现实意义与应用价值。

车身旁路噪音是由不同构件间的振动所产生的。这些构件包括车轮、车架、底盘、发动机、传动系统和空调等等。车身旁路噪音的抑制与阻断主要是通过对这些构件的振动及其传播路径进行控制来实现的。下面将从传播路径控制和构件振动控制两个方面介绍车身旁路噪音的抑制与阻断方法。

一、传播路径控制 车身旁路噪音可以沿着车轮、底盘和空气等多种路径传播。车辆制造商采取的传播路径控制主要包括：使用密闭式车身结构和减振材料等方法阻隔和吸收噪声；使用降噪玻璃和降噪轮胎等技术减少传播路径；使用电子降噪等技术抑制传播或补偿传播。

密闭式车身结构是目前最有效的传播路径控制方法之一。这种方法采用密闭的车身结构来阻隔外界噪声的侵入。在车身内部，采用吸音材料来吸收噪声。在车轮和车架等部位，使用隔振材料来减少振动的产生和传播，进而降低车身旁路噪音。 降噪玻璃和降噪轮胎的使用可以降低车轮和路面间的噪声传播。降噪轮胎通过新材料和新结构的设计来降低噪声和减少空气阻力。降噪玻璃的设计通过降低玻璃的厚度和采用复合材料的方式来减少噪声的传播。这两种方法的使用可以有效地降低车轮和路面间的摩擦噪声和风噪声，从而减少车辆行驶过程中的噪声产生。

电子降噪技术是近年来较为新的车身旁路噪音控制技术。这种技术采用电子元器件、控制算法和麦克风等装置来抑制或补偿噪声。它通过车辆内部的麦克风感知外界噪声的来源和频率，然后使用电子器件控制车内喇叭和振动器来产生相反的干扰波将噪声抵消。这种方法的实用性正在逐步提高。

二、构件振动控制 汽车各构件的振动是车身旁路噪音产生的主要原因之一。构件振动控制技术可以通过改善传感器、控制器和执行器等设备来实现对车身振动的减弱，从而达到抑制车身旁路噪音的目的。