传递路径分析法(TPA)进行车内噪声优化的应用研究
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整体式汽车驱动桥壳体振动噪声优化数值研究n1.前言汽车驱动桥常应用于后驱车和四驱车,位于汽车传动系统的末端,有传递力矩,改变力矩传递方向,实现左右车轮差速的作用。
它承受着来自路面和悬架的一切作用力,是汽车中工作条件最恶劣的总成之一。
汽车驱动桥由于其工作在恶劣的工况条件下,疲劳耐久性成为众多学者研究的问题之一,然而,随着人们生活水平的提高,驱动桥的NVH性能也成为研究的重点。
David P. Schankin和Zhaohui Sun采用试验和有限元法分析了独立式驱动桥齿轮啮合能量在不同的工作环境下的传递路径,为控制驱动桥结构声传递提供了一种方法[1]。
Dan Ryberg和Hamid Mir用实验传递路径分析(TPA)和工作模态分析(RMA)建立了FBS分析模型,对驱动桥齿轮啸叫噪声进行了分析[2]。
Yuejun E. Lee从驱动桥齿轮啮合力的角度出发,通过减小齿轮啮合力降低齿轮啮合噪声[3]。
Sang-Kwon Lee和Sung-Kyu Go采用传递路径找出空气辐射声在驱动桥啸叫噪声中贡献量较大,最后通过调整齿轮齿形减小齿轮传递误差降低啸叫噪声10dB(A)[4]。
然而,驱动桥壳体是传递和辐射噪声的重要部件,若桥壳设计不当,一方面在齿轮啮合力作用下壳体发生共振,在传递路径上放大噪声,另一方面,薄壁件刚度弱,容易辐射噪声。
本文运用模态分析法,计算出驱动桥自由模态,并用模态应变能找出薄弱点,同时结合拓扑优化方法找出驱动桥壳体加筋位置。
采用BEM-ATV计算驱动桥声学响应,并用板块贡献量法找到在特定频率下,驱动桥壳体对辐射噪声的贡献量,结合NVH实验分析,论证了壳体增加加强筋和增加端盖厚度对驱动桥辐射噪声的抑制作用。
2.驱动桥模态分析整体式驱动桥由前桥壳、后桥壳、后端盖、差速器、输入轴等部件组成,如图1所示。
前桥壳一般是铸造而成,厚重结实,刚度足;后端盖和后桥壳一般是钣金冲压件,之后焊接而成整体式桥壳,壳体较薄,刚度弱。
传递路径分析中计算子系统频响函数的方法作者:廖旭晖李舜酩孟浩东来源:《振动工程学报》2018年第04期摘要:传递路径分析是在振动噪声控制领域被广泛应用的一种有效方法。
传递路径分析中将振动系统分成主动部分、被动部分以及连接主、被动部分的若干传递路径。
在传递路径分析中需要对被动部分的频响函数进行测量。
传统的传递路径分析需要先拆除子结构然后再测量频响函数,测试过程十分繁琐。
提出了一种全新的方法来计算子系统的频响函数,直接由整个系统的频响函数矩阵推导得到子系统的频响函数矩阵的计算公式。
该方法不需要对子系统进行物理解耦,大大缩短了测量子系统频响函数所需要的时间。
数值算例和实验均验证了该方法的正确性和有效性。
关键词:子系统;传递路径分析;频响函数;解耦中图分类号: O321; TB123文献标志码:A文章编号1004-4523(2018)04-0681-07DOI:10.16385/ki.issn.1004-4523.2018.04.016引言传递路径分析(Transfer Path Analysis, TPA)在车辆的NVH(Noise, Vibration & Harshness)研究、船舶的减振降噪、隔振系统设计等振动噪声控制领域应用十分广泛,是一种对系统进行减振降噪十分有效的工程手段。
TPA的一个关键步骤是测量子系统的频响函数。
在传统的TPA中,需要先将子结构之间的连接拆除然后再对子结构的频响函数进行测量。
在实际应用中将子系统物理解耦需要耗费较长的时间,并且物理解耦后子系统的边界条件通常会发生改变,因此使得传递路径分析方法的应用受到了较大的限制。
为了提高传递路径分析方法的应用效率,研究者们提出了许多改进的方法,如工况传递路径分析[1-2]、基于直接传递率的方法[3-4]、基于组件的传递路径分析[5-6]等。
这些方法都规避了对子系统频响函数的直接测量,虽然提高了测试效率,但是由于并不能将响应严格地表示成频响函数和工况力相乘的形式,因此从本质上来说,这些方法都已经和传统的传递路径分析相背离了[7]。
传递路径分析探究振动噪声问题的根源LMS b传递路径分析提供了基于工程试验方法的系统级振动噪声解决方案,对关键零部件进行工程分析。
作为一个全面理解振动噪声问题的方法,TPA有助于对振动噪声问题进行故障诊断,并对每个关键零部件进行性能目标设定。
在一个由多个子结构组成的复杂结构(诸如汽车、飞机或船舶)中,某一特定位置的振动噪声现象往往是由一个远处的振动源所引起的。
例如,能量可以通过不同的路径从汽车发动机传入驾驶室内:通过发动机悬置、排气系统连接点,甚至间接地通过传动轴和底盘悬架传入到驾驶室内。
进气和排气系统的空气传播也会对振动噪声问题有一定的影响。
强大的传递路径分析技术能够解决这类振动噪声问题,它可以帮助工程师在设计早期检测到问题产生的根源。
LMS b提供高效的解决方案,以识别振动噪声问题及其产生的根本原因,并能够快速地评价设计修改。
从故障诊断到根源分析传递路径分析(TPA)是用于识别和评价能量从激励源到某个接收位置的各个结构传播和声传播的传递路径。
一旦对这些激励源及传递路径建模并量化后,系统优化就成为一个相对容易的设计工作。
传递路径分析用于定量分析不同的激振源及其传递路径,并且计算出其中哪些是重要的,哪些对噪声问题有贡献,哪些会互相抵消。
激励源-路径-响应:系统级的方法LMS b传递路径分析是基于激励源-路径-响应的系统解决方案。
所有的振动噪声问题都是始于一个激励源,然后通过空气传播或结构传播传递到一个可被人感知的响应位置。
通过分析激励源及传递路径对响应的影响,并可以通过对其中的某几个因素进行调整,来解决振动噪声问题。
传递路径分析的目标是计算从源到响应的各条路径的矢量贡献量,识别出传递路径中各零部件的NVH特性,并通过对其调整来解决特定的问题。
最终,TPA通过合理选择各个零部件的特性以避免振动噪声问题,从而有助于产品优化设计。
完整的解决方案LMS b传递路径分析软件包包含各种分析功能,以帮助试验部门最大程度地节省时间和资源,是市场上最为广泛使用的TPA解决方案。
车内轮胎空腔噪声的传递路径识别与优化高煜; 娄小宝; 周禾清; 董良; 杨铭杰【期刊名称】《《汽车工程》》【年(卷),期】2019(041)010【总页数】6页(P1215-1220)【关键词】轮胎空腔噪声; 传递路径分析; 贡献量; 传递路径优化【作者】高煜; 娄小宝; 周禾清; 董良; 杨铭杰【作者单位】宁波吉利汽车研究开发有限公司宁波 315336【正文语种】中文前言随着发动机技术、声学包技术和进排气消声技术的不断发展,动力和传动系统对车内噪声的贡献量逐渐减小,使得轮胎/路面噪声更加凸显,成为车辆内部噪声的主要来源,因此行驶车辆的车内轮胎/路面噪声也逐渐成为驾乘人员能够轻易感知的一项乘坐舒适性指标。
轮胎空腔噪声是轮胎/路面噪声的一个主要成分,其产生原因是轮胎内部封闭空腔受路面激励产生特定频率的共振,该共振通过悬挂系统传递到车身,进而传播到车内形成车内结构噪声。
由于轮胎空腔噪声的频率固定,因此会严重影响驾乘人员的舒适性。
文献[2]~文献[9]中对轮胎空腔噪声的产生机理、空腔噪声的解析与数值分析方法和改善车内轮胎空腔噪声的方法进行了研究。
上述研究工作大多是从抑制和减小空腔共振的角度出发,而且这些研究表明,通过对轮胎的胎面硬度、结构刚度等参数进行调整,减弱路面对轮胎的激励力或抑制、消除轮胎内部封闭空腔气体的共振,可以达到改善车内空腔噪声的目的。
但是,基于调整轮胎的结构、材料等参数开展的轮胎空腔噪声优化,有时会带来轮胎的制动、操控等其他性能的降低,使整车性能不易平衡。
除了从激励来源控制轮胎空腔噪声之外,从传递路径的角度也可改善车内的轮胎空腔噪声,但目前从这方面开展的研究工作较少。
其主要原因是,由于车辆有4个(或多个)轮胎,且轮胎空腔共振通过底盘悬挂系统的多条路径传递到车身的多个连接点,是一种多输入多输出的力传递形式,增加了车内轮胎空腔噪声主要传递路径识别和优化工作的难度。
传递路径分析(TPA)方法,基于“源—路径—接受者”的模型,可对多输入多输出系统进行分析,能识别出某个振动或声源到特定接收点的传播路径和贡献量,可帮助工程师有针对性地开展噪声改善工作[10-11]。
轻型卡车车内噪声传递路径分析梁宏举【摘要】一般卡车行驶的时候内部都会产生噪音,噪音过大的时候难面对司机产生不利的影响,这篇文章主要对某轻型卡车车内噪声整体偏大的问题进行分析,并制订了一个实验计划“OTPA(运行工况传递路径分析)”,实验结果显示,车内噪声的主要途径的贡献量.这对于车内噪声的最大值进行传递路径进行详细的研究和分析,得到最终结论是引起车内噪声偏大的主要传路径.【期刊名称】《汽车实用技术》【年(卷),期】2018(000)024【总页数】4页(P76-79)【关键词】轻型卡车;车内噪声;运行工况传递路径【作者】梁宏举【作者单位】安徽江淮汽车集团股份有限公司轻型商用车营销公司帅铃营销公司,安徽合肥230601【正文语种】中文【中图分类】U467随着我国经济的快速发展和社会的快速进步,我国的汽车技术也随之发展起来,而汽车乘坐舒适性的一项重要指标就是汽车的噪声特性,现如今,我国在各大汽车厂都投入了丰富的人力、物力,为了对车辆噪声方面进行详细的研究和分析。
众所周知,轻型卡车具有一个十分复杂的系统,其在行驶过程中会受到很多外力的振动和噪声源的激励,这产生的每一种激励都有可能通过不同的路径,直接或者间接的传到车内。
OTPA(运行工况传递路径分析)这个方法中存在的所有信号都来源于实际的运行工况。
因此,用实际的工作状态的激励来确定传播路径的贡献量。
任意一条线性系统的模型都可以用输入和输出自由度表征为:H(jw)设定为输入矢量X(jw)到输出矢量Y(jw)的传递函数矩阵。
其中输入和输出的变量数目也可以不同。
在实际的操作中,激励点输入的变量数往往大于响应输出的变量数。
车辆NVH中经典的应用就是寻找动力及其输出系统到驾驶员旁噪声的传递函数。
由(1)变形,传递函数可以表示为:OTPA这个实验方法是从同一个时刻的所有激励中获得所有传递函数。
对方程(1)进行变换可得:对这个方程式进行定量分析,其中m和n分别代表的是输入和输出的自由度,当车辆在传输上进行加速工况测试时,包含不同的激励和响应的数据块在电脑硬盘上进行存储,激励随着时间进行变化,假如整个测试的过程中,输入和输出之间的关系是线性、恒定的。
Transfer Path Analysis Procedures传递路径分析(TPA)的过程1 试验前准备传递路径分析(TPA)可用于发动机和路面噪声的分析。
首先检查问题是什么。
简单地测量一下目标点的振动和噪声,理解问题的本质。
然后选择振源(通常是发动机的悬置),鉴别所有可能的从振源到驾驶员的能量传递路径。
传递路径分析是在系统边界点进行的(如发动机悬置,或悬架的支座)。
1.1 数据要求开始试验前准备一个系统试验图,列出所有测量点。
建议使用下列命名规则:body:点号:方向――车身一侧的测量都用部件名“body”engi:点号:方向――发动机一侧的测量都用部件名“engi”susp:点号:方向――悬架一侧的测量都用部件名“susp”在发动机支点位置的振源和车身两侧使用同样的点号,但部件名不同。
在目标位置的测量,请使用不同的部件名,如“seat:0000“+Z”或对于方向盘“ster:9999:+X”。
这样在大型试验中容易找到目标数据。
麦克风信号可以用方向“S”。
所有数据可以保存在Cada-X的一个或多个不同项目中。
把运行数据,频响函数和悬置刚度放在不同的试验中。
1.2 正确实施传递路径分析生成大量的数据,在开始测量之前制定一个好计划非常重要。
所有的传递路径问题都可能是不一样的。
本文档给出了在货车或箱式车上作典型的发动机和路面的传递路径分析的实施过程。
因为不可能写出精确的试验指导书,所以为了得到好的结果,理解测量得到的信息并尝试不同的方法是很重要的。
另外,有两本TPA理论和实践手册,在线帮助也提供了软件操作过程。
2 运行数据测量2.1 数据要求:悬置刚度方法:所有支座两侧的加速度,目标信号逆矩阵方法:所有支座车身一侧的加速度,加上车身上等量的附加点。
附加点不应靠近力作用点,但也不要太远。
大约离力作用点20至40厘米是合适的做法。
2.2 准备将麦克风和加速度计安装到车上。
在振源上放一个参考加速度计(可以是一个方向)。
混合传递路径分析(TPA)方法的准确性验证唐贵基;陈卓群【摘要】分析了混合TPA的计算方法,即将传统TPA方法,与有限元模型仿真计算所得传递函数相结合,以达到减少计算工作量、缩短实验周期。
论文针对某车型传动系统扭振引起的车内轰鸣问题,搭建混合传递路径分析模型,在准确识别副车架与车身耦结合处载荷力的基础上,确认贡献量较大的传递路径,并将各传递路径对目标点的声压贡献量进行矢量叠加,拟合出车内目标点声压谱图。
分析得到的目标点噪声情况与试验测得结果能够很好的吻合,重现了问题频段的频谱特征,证明了混合TPA方法的准确性。
%The method for hybrid transfer path analysis (TPA) was introduced. This method combined the traditional TPA method with the transfer functions from the finite element modeling so as to reduce the computer-time consuming and save the cost of the testing. Aiming at the interior booming problem induced by torsional vibration of vehicle’s drive sys-tems, the hybrid TPA model was established for analyzing the transmission path of vibration. On the basis of accurately rec-ognizing the load force at the joint between the auxiliary frame andt he vehicle’s body, the transfer paths which have large contribution to the vibration transmission were confirmed. The vector superposition for sound pressure contribution from each transfer path to the target points was done. And the sound pressure spectrum diagrams at the target points inside the ve-hicle were obtained by curve’s fitting. The sound pressure spectrum diagrams from this method can agree well with the re-sults directly measured in the test. And the accuracy of this method was verified.【期刊名称】《噪声与振动控制》【年(卷),期】2015(000)002【总页数】4页(P184-187)【关键词】振动与波;混合TPA;载荷识别;逆矩阵法;声传递向量;贡献量分析【作者】唐贵基;陈卓群【作者单位】华北电力大学能源动力与机械工程学院,河北保定 071003;华北电力大学能源动力与机械工程学院,河北保定 071003【正文语种】中文【中图分类】O422.6汽车作为一个复杂的机械系统,在运行当中会受到多种振动噪声源的激励,各激励通过不同的路径,经过衰减、传递到各个响应点。
多参考TPA在整车路面载荷提取中的运用严辉;康润程;陈明【摘要】介绍了多参考传递路径分析方法的基本理论和整车路面载荷提取试验及分析流程.以某乘用车为分析对象,采用多参考传递路径(TPA)和主分量分析方法建立了路面噪声的结构传递路径分析模型,运用逆矩阵法获取了整车路面载荷激励力,同时拟合出了车内目标点的噪声结果,并将拟合结果与试验结果进行了比对,两者有着良好的一致性,从而验证了载荷提取结果的真实有效性,可以作为后续NVH仿真分析的边界输入条件.【期刊名称】《汽车科技》【年(卷),期】2013(000)001【总页数】5页(P10-14)【关键词】多参考TPA;主分量分析;路面载荷【作者】严辉;康润程;陈明【作者单位】东风汽车公司技术中心,襄阳441004;东风汽车公司技术中心,襄阳441004;东风汽车公司技术中心,襄阳441004【正文语种】中文【中图分类】U467汽车车内噪声水平作为当今衡量汽车好坏最为直观的评价指标之一,因此,汽车车内噪声控制已成为汽车新产品研发过程中的关键环节之一。
汽车受路面激励力的作用,通过不同的传递路径引起车身结构的振动,从而向车内辐射大量噪声[1]。
目前NVH仿真分析方法已成为解决汽车NVH问题最为便利和快捷的分析方法,而且随着计算机技术的日趋成熟,仿真分析技术亦得以日新月异的发展,已成为各大企业及研发中心首先的工具[2]。
在进行仿真分析前,为了确保分析结果的准确度,需尽可能的采用与实际相近的输入条件。
通常需要结合实际的试验测量方法来获取激励力,从而最大限度的保证输入条件的真实性。
本文以某乘用车为分析对象,应用多参考传递路径方法,提取了该车悬架系统与车身连接处的载荷激励力,为后期的NVH仿真分析提供科学的输入边界条件。
同时还拟合出了该车内噪声结果,并与试验所得的结果进行了比对,其结果有着较好的一致性,以此来判断所得载荷激励结果的可靠性,为多参考TPA方法在整车路面载荷提取中的运用提供案例。
10.16638/ki.1671-7988.2020.11.041基于TPA方法低频路噪分析与优化辛万涛,白杨翼,武俊杰(中汽研(天津)汽车工程研究院有限公司,天津300000)摘要:某纯电动汽车在粗糙路面匀速60km/h行驶过程中,车内后排乘客能感受到明显轰鸣声。
通过整车声腔模态、TPA传递路径分析等试验分析, 确认问题产生机理:路面激励-后副车架本体模态放大-车内声腔模态耦合。
通过降低后副车架衬套硬度,整车轰鸣声得到明显改善,同时对优化后衬套进行耐久分析,最终确认为工程实施方案。
关键词:路噪;TPA贡献量分析;声腔模态耦合;后副车架中图分类号:U467 文献标识码:A 文章编号:1671-7988(2020)11-128-04Low Frequency Path Noise Analysis and Optimization Based on TPAXin Wantao, Bai Yangyi, Wu Junjie(China Automotive Engineering Research Institute(Tianjin)Co., Ltd., Tianjin 300000)Abstract: When Battery Electric Vehicles travels at a constant speed of 60km/h on rough road surface, passengers in the rear of the vehicle can feel the obvious roar.Through the analysis of vehicle acoustic cavity mode and TPA transmission path, the problem mechanism was confirmed: road excitation-rear subframe bulk mode amplification- car acoustic cavity mode coupling.By reducing the hardness of the rear subframe bushing, the roar of the whole vehicle is obviously improved. Meanwhile, the durability analysis of the optimized bushing is carried out, which is finally confirmed as the project implementation plan.Keywords: Road noise; TPA contribution analysis; Acoustic cavity modal coupling; Rear SubframeCLC NO.: U467 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2020)11-128-04前言当今社会下,人们对汽车的需求直线上升。
基于工况传递路径分析的汽车路噪优化方法研究廖毅;罗德洋;余义;王田修;程果【摘要】为了克服传统传递路径分析方法工作量大、效率低的问题,将工况传递路径分析(OTPA)运用于路噪优化,形成基于工况传递路径分析的路噪优化方法.首先推导了工况传递路径的基本原理,并将重相干性分析与奇异值分解用于工况传递路径分析以保证其计算准确性;其次,将工况传递路径分析应用于路噪优化,形成系统的分析方法;最后将该方法运用于解决某电动车路噪问题,快速排查出主要原因并提出有效的优化方案,成功将声压级峰值降低了1.9 dB(A)以上,验证了该方法的可行性与实用性.【期刊名称】《汽车技术》【年(卷),期】2019(000)008【总页数】4页(P46-49)【关键词】路噪;工况传递路径;重相干性分析;奇异值分解【作者】廖毅;罗德洋;余义;王田修;程果【作者单位】上汽通用五菱汽车股份有限公司,柳州 545000;上汽通用五菱汽车股份有限公司,柳州 545000;上汽通用五菱汽车股份有限公司,柳州 545000;上汽通用五菱汽车股份有限公司,柳州 545000;上汽通用五菱汽车股份有限公司,柳州545000【正文语种】中文【中图分类】U467;TB531 前言汽车的振动与噪声主要包括风噪、动力及传动系统噪声和路噪。
相比于传统汽车,纯电动汽车没有发动机噪声,故在低频噪声中路噪所占比例最高,因此,电动汽车对路噪控制的要求比传统汽车更高。
国内外学者运用传递路径分析(Transfer Path Analysis,TPA)方法对路噪进行了研究。
余雄鹰等人[1-4]运用TPA方法建立了路噪传递路径模型,解决了路噪问题,但利用TPA分析路噪需拆卸零件,改变了整车状态的边界条件且工作量大,在实际工程上难以实施[2]。
为解决以上问题,伍先俊等人[5]对工况传递路径分析(Operational Transfer Path Analysis,OTPA)的理论进行了推导并成功解决了车内噪声问题;仲典等人[6-7]运用OTPA方法辨识车内噪声源,并且将重相干性分析与奇异值分解应用于OTPA,提高了工况传递路径模型的精度。
传递路径分析法(TPA)进行车内噪声优化的应用研究
作者:李传兵
摘要:本文基于传递路径分析方法并使用LMS 公司的相关软件,对开发中的某车型的车内轰鸣噪声问题进行了分析,找出了对车内轰鸣声贡献最大的传递路径,并通过有针对性地结构改进,有效地消除了该转速下的轰鸣声问题。
关键词:NVH 传递路径分析法(TPA,Transfer path analysis)贡献量分析
车内振动噪声可以看成是由多个激励经过多条传递路径到达目标点叠加而成的,如果能准确地判断出各主要激励源和传递路径的贡献量,并针对贡献量大的激励源和传递路径作相应的优化改进,则NVH 改进工作效率能得到大大的提高。
为此,在汽车的NVH 性能分析中,常常将汽车简化为由激励源(振动源、噪声源)、传递路径和响应点组成的动态系统。
能同时考虑激励源和传递路径的传递路径分析法在汽车NVH 性能开发中得到了广泛关注,各专业公司都纷纷开发专门的商业化测试分析系统,LMS 的TPA 分析软件无疑是其中的杰出代表,已成为在汽车领域应用最广泛的商业系统之一。
传递路径分析方法可以用于结构传播噪声和空气传播噪声问题的诊断、分析和优化,本文将以某车型的结构传播噪声优化为例,详细阐述LMS 传递路径分析方法的实际应用过程和效果。
一、(结构)传递路径分析法基本原理
假设汽车受m 个激励力作用,每一激励力都有x、y、z 三个方向分量,每一激励力分量都对应着n 个特定的传递路径,那么这个激励力分量和对应的某个传递路径就产生一个系统响应分量。
以车内噪声声压作为系统响应,在线性系统的假设基础上,这个由于结构力输入产生的声压则可以表示为:
上式中,(ω) mnk H 是传递函数,(ω) nk F 是激励力。
由上式所知,激励力和频响函数是TPA 分析的输入量,因此进行TPA 分析需要做的工作
主要为:
激励力获取:获取激励力的方法有多种,有直接测量法、复刚度计算法以及矩阵求逆法,这些方法各有优缺点和适应性,需要根据实际情况来选用。
在很多时候,激励力获取的准确程度会直接影响到TPA 分析的成败。
关于激励力的测试和计算方法已有很多详细的论述,本文从略。
路径频响函数获取:对于结构声,称激励源侧为主动方,目标点侧为被动方。
以动力总成系统为例,则悬置的发动机侧为主动方,悬置的车身侧为被动方,被动方与主动方通过悬置或者橡胶等连接在一起,称之为耦合件。
所谓的结构传函一般指耦合件的被动方到目标点的传递路径函数。
响应合成:按照源、路径、响应模型对已获得的激励力和路径频响函数进行合成,计算出系统的响应,并与实测响应进行比较,判断综合效果。
只有合成结果达到一定的准确度,各路径的贡献量分析才有了基础。
贡献量分析:计算各传递路径的贡献量,并对主要贡献量的传递路径进行激励力和路径传函分析,并以此判断这些主要传递路径中该重点对激励力还是路径进行改进。
二、TPA 测试基本步骤
2.1 典型工况下车内振动噪声信号拾取:在声学转鼓上,挂二档或者三档,1000-6000rpm 缓加速,测量车内目标点信号;
2.2 典型工况下车内目标点弱点分析:通过频谱分析、阶次分析等手段,确定引起噪声或者振动峰值的频率与阶次,比如2 阶、4 阶;
2.3 TPA 分析模型建立:根据具体车型的情况,建立传递函数分析的模型,确定激励点个数、参照点个数及具体位置;
2.4 典型工况下激励点位置运行工况数据拾取:测量并保存激励点3 个自由度的加速度数据信号,提取2、4 阶信号留作分析,该步骤可以在2.1 中同步进行;
2.5 典型工况下参照点位置运行工况数据拾取:测量并保存参照点3 个自由度的加速度数
据信号,提取2、4 阶信号留作分析,该步骤可以在2.1 中同步进行;
2.6 用锤击法或者激振器进行传递函数测试:测试激励点—目标点、激励点-参照点、激励点-激励点之间传递函数,用于激励力分析及各路径贡献量分析;
2.7 数据汇总处理:将TPA 分析所需要的数据(包括FRF、运行工况数据、目标点实际测试值及悬置刚度值)汇总到一个项目中,然后将其转化为Cada_X项目文件。
2.8 TPA 软件模块分析,计算所有路径对车内目标点的贡献:在TPA 分析模块中,可以进行激励力计算、各路径贡献量分析、各子系统贡献总量分析等等。
根据分析结果可以知道,对于车内目标点信号在某转速下各阶次(如2 阶)分量:最主要的贡献路径,各路径起点处的激励力,是否结构问题占主导等。
下面将以实际例子来进行说明。
三、应用举例
在仅考虑结构传递的前提下,为了研究某车型(以下称A 车)在各转速下发动机振动对车内振动噪声的贡献状况,我们进行了由发动机振动到车内目标点(驾驶员右耳、座椅振动等)的传递路径分析(TPA),找到了主要的贡献路径,然后根据TPA 的试验结果有针对性地进行了优化修改,大大提高了NVH 优化改进试验的效率与准确性。
下面将详细介绍该项目的具体操作过程。
3.1 TPA 模型建立
根据A 车型的具体结构,我们建立了如下的“动力总成(PT)——车内目标点”的传递路径模型:
图1 A 车PT 系统结构传递路径模型图
根据该模型确认了在车身侧的10 个力输入点(如上图0001-0006 及L501、L502、R501、R502 所示),然后依据参照点个数〉=2 倍的力输入点个数的原则在10 个力输入点旁边布置了20 个参照点,所有力输入点及参照点均以三向振动传感器进行测试。
车内目标点以常规的位置进行测试。
3.2 声学转鼓台架试验
3.2.1 整车车内振动噪声弱点分析
为了避免由于路面激励带来的影响,我们在声学转鼓上进行该试验,测试的工况为二档1000-5000rpm 缓加速,车内目标点有驾驶员右耳声压、座椅导轨振动等。
图2 为驾驶员右耳声压二档加速Overall 和主要阶次图:
图2 车内噪声弱点与阶次分析
通过分析,我们发现A 车在2600rpm 和3300rpm 附近存在较大的峰值。
以3300rpm 峰值为例,再进一步的通过频谱分析、阶次分析,确定了主要由二阶激励引起,对应的频率为110Hz 左右。
3.2.2 运行工况数据测试
因激励力是采用矩阵求逆的方法计算而得,因此需要测试激励点(10×3 自由度)、参照点(20×3 自由度)的运行工况数据。
针对3300rpm 峰值问题,提取所有激励点、参照点的二阶数据,用于TPA 分析计算所用。
3.3 FRF 测试
在进行FRF 测试时,需要将PT 系统拆除,然后采用锤击法测试所需要的传递函数。
3.3.1 激励点——目标点的传函测试:用于各路径贡献量分析;
3.3.2 激励点——参照点、激励点——激励点的传函测试:用于计算实际运行工况下激励点输入力。
3.4 TPA 软件分析,计算各路径对车内目标点的贡献量
在LMS 的TPA 分析软件里面,提供了多种图形表达方式来进行贡献量的分析,有Logarithm vector Display(矢量叠加图)、Color Display、Percentual paths Contribution 等等。
通过对这些图形分析我们可以直观的判断出哪条路径贡献量最大或者对各条路径贡献量进行排序对比,找出问题主因是输入力过大抑或传递路径结构问题引起。
下面以A 车型的实际分析结果来进行说明,以3300rpm 为例,因为在该转速下2 阶激励为主因,提取该阶次的信号进行分析对比,得到结果如下图所示:
图 3 A 车3300rpm 各路径贡献矢量分析图
表1 A 车3300rpm 各主要传递路径数据对比分析表
从矢量图3 中可以判定从SUBF:R501 点Y 向到目标点这条路径为贡献量最大的路径。
再根据表一数据对比分析,发现各主要路径结构传递函数基本处于同一水平,而SUBF:
R501 点Y 向输入力大是引起该路径贡献量大的主要原因。
根据TPA 的分析结果,回顾“图1 A 车PT 系统结构传递路径模型图”,发现SUBF:R501 点是车轮摆臂与副车架相连的点,因该实验是在声学转鼓上进行的,而此处激励力的唯一来源便是经由传动轴过来,初步怀疑传动轴可能存在结构问题,为此需要进行相关试验进行论证。
3.5 传动轴改进验证
根据阶次分析和TPA 试验分析结果,二阶激励和传动轴的结构问题可能为引起3300rpm 车内轰鸣声的主要原因,针对传动轴作以下两种方案的修改:改变传动轴的结构与质量;在传动轴上增加110Hz 动态吸振器。
在试验过程中,以上两种方案对改善3300rpm 噪声峰值都有很明显的作用,尤以增加动态吸振器方案效果更为显著。
图4 为验证用的是传动轴,图5 为改进效果。
图4:在传动轴上增加两个110Hz 动态吸振器
图5:改进前后车内噪声对比
四、结论
综上所述,传递路径分析法是一种高效、准确的结构噪声分析方法。
通过传递路径分析可以知道:有哪些传递路径存在,哪条路径贡献量最大,是传递部分的结构问题还是激励的问题。
不过也需要特别指出,在具体运用中,只有建立准确的TPA 模型和实施高质量的试验和测试,才能运用TPA 分析方法进行有效的指导,并为具体的修改设计指明方向。