基于逆子结构传递路径分析方法的汽车车内噪声整改
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模态及传递路径分析是车辆NVH特性研究的重要方法,振动噪声传递过程中的薄弱部位需结合传递路径及模态分析确定,薄弱部位零部件的振动噪声传递特性可通过模态分析得到。
基于上述分析采取加强薄弱部位支撑等强化手段,改善薄弱部位的固有属性,避免共振,即可达到减小振动、降低噪声,提高整车乘坐舒适性的目的。
整车轰鸣问题改善就是此类研究范畴,本文以改善某4缸乘用车整车轰鸣问题为目标阐述试验分析及解决过程。
一、问题描述在某4缸机乘用车项目开发阶段,主观评价发现该车在3挡全负荷加速过程中,发动机转速在3 600r/min左右车内存在严重轰鸣。
在车内4名乘员右耳位置布置4个麦克风,进行3挡全负荷加速噪声测试,通过客观测试分析发现车内驾驶员右耳位置声压级在3 600r/min出现明显峰值,并且发动机二阶曲线在3 600r/min也存在峰值,总级与二阶噪声相差1dB(A)左右,如图1所示。
通过分析车内噪声的三维图谱可知,车内在120Hz处存在明显共振带,该共振带是引起3 600r/min加速轰鸣的主要原因,且只与发动机转速线性相关,如图2所示。
二、原因分析由于引起3 600r/min加速轰鸣的主要原因与发动机转速线性相关,因此分析该车发动机振动噪声的传递途径:发动机的振动经其支撑传给副车架,由副车架传给车身纵梁,再由车身纵梁向上经车身顶棚传到车厢内部,向下经车身底板传到车厢内部,如图3所示。
为进一步确定引起轰鸣的原因,分离悬置系统、传动轴、底盘等各部分进行模态测试;车身各接附点及底盘件声振传函(NTF)和原点动刚度(IPI)测试;进排气系统屏蔽测试,测试结果表明:前副车架Z向到车内的声振传函(NTF)在120Hz左右存在峰值,且幅值在63dB左右(一般车型NTF在60dB以下);原点动刚度(IPI)曲线在120Hz左右出现明显峰值,如图4、图5所示。
进而,对副车架在约束状态下进行模态测试,如图6、图7所示。
测试结果显示:原车副车架在120Hz左右存在Z向一阶弯曲模态,与加速轰鸣问题频率一致。
基于噪声传递函数的车内噪声优化作者:李训猛孙艳亮来源:《时代汽车》2020年第14期摘要:噪声传递函数是汽车NVH性能设计及评价的重要参考指标。
通过TB车身声固耦合模型的建立,利用噪声传递函数的仿真分析,找出排气系统一个吊钩至车身的路径风险较大。
对风险较大的排气吊钩进行优化设计,使其噪声传递函数符合性能要求。
实车测试结果验证了该方法的可行性。
关键词:噪声传递函数车内噪声优化NVH(振动、噪声和舒适性)性能是汽车重要的性能之一。
随着人们对汽车各方面性能表现的要求原来越高,汽车NVH问题日益突出。
据有关资料显示,汽车售后反馈的问题中NVH相关问题占比超过30%。
同样,各大主机厂对车辆NVH性能的管控也尤为看重,车辆研发费用投入中,NVH相关费用占比超过20%。
噪声传递函数(NTF)能够在车辆开发阶段预测车内振动噪声水平,发现潜在的NVH问题,并有效的解决。
汽车在行驶过程中受到多种振动噪声源的激励,车内噪声主要来自两个方面:结构传播噪声和空气传播噪声。
其中,由发动机和排气等系统的振动和路面激励传递到车身而引起车身结构振动产生的噪声称之为结构传播噪声[1]。
本文通过声固耦合和噪声传递函数的分析方法,找到排气系吊耳对车内噪声贡献量大的传递路径,并对其位置进行优化,有效的降低车内噪声水平。
1 噪声传递函数(NTF)原理噪声传递函数(NTF),又称声振灵敏度。
指当外界激励作用到车身结构时,通过车身梁结构和柱结构在车身上传播,车身板件受到激励后向车内辐射,传递至人耳处形成声压[2],其表达式可写为[3]{P}={H(p/f)}{f} ; ; ; ; ; ; ; (5)式中{P}表示特定位置的声压;{H(p/f)}表示从激励源到目标位置声压响应的声振传递函数;{f}表示施加在输入位置的激励力。
从公式可以看出,车内目标位置声压响应大小不仅与激励大小有关,而且与噪声传递函数有关。
当激励大小不易改变时,需要从结构上寻求解决问题方法。
运用传递路径分析对车内噪声贡献量的研究佘琪 周鋐同济大学汽车学院【摘要】本文论述了传递路径分析(TPA)的基本原理和典型传递路径分析的操作步骤,并借助LMS/TPA 模块对国产某款乘用车进行了车内噪声的传递路径分析。
文中建立了传递路径分析的模型,通过在实际工况下的测量和仿真,验证了模型的正确性。
最后通过路径贡献分析来识别车内噪声的主要传递路径,为该车的后续开发与改进提供了指导作用。
【关键词】传递路径分析;结构噪声;空气噪声;路径贡献分析;LMS/TPA模块Automotive Interior Noise Contribution Study by Using Transfer Path AnalysisShe Qi, Zhou HongCollege of Automobile, Tongji University[Abstract] This article describes the fundamental theory of Transfer Path Analysis (TPA) and the typical experimental procedure of TPA. With the introduction of LMS/TPA software tool, the automotive interior noise transfer path of a domestic passenger car can be analyzed. In this article, a TPA model is established. With the measurement and simulation in the actual work condition, the model is verified. Finally, by using path contribution analysis, the main transfer path of automotive interior noise can be identified. This article can guide the development and improvement of the passenger car.[Key Words] Transfer Path Analysis; Structure‐Borne Noise; Air‐Borne Noise; Path Contribution Analysis; LMS/TPA software tool引言在汽车的设计开发过程中,车内噪声和振动是评价车辆性能的重要指标之一。
《电动汽车驱动系统对车内振动噪声的影响的传递路径分析》一、引言随着电动汽车的普及和技术的持续进步,电动汽车的驾驶舒适性已经成为消费者关注的重要指标之一。
这其中,车内振动噪声(IVN)问题是影响驾驶舒适性的关键因素。
电动汽车的驱动系统作为其核心组成部分,对车内振动噪声有着直接和间接的影响。
本文旨在深入分析电动汽车驱动系统对车内振动噪声的影响,并探讨其传递路径。
二、电动汽车驱动系统概述电动汽车驱动系统主要包括电机、控制器、传动系统等部分。
相较于传统内燃机汽车,电动汽车的驱动系统因其动力源的不同,产生了不同的振动噪声特性。
电机的工作原理和控制器的工作状态都会对车内的振动噪声产生影响。
三、车内振动噪声的来源车内的振动噪声主要来源于以下几个方面:首先是电机运转产生的电磁噪声;其次是传动系统的机械噪声和振动;再者是路面不平引起的整车振动和噪声;最后是车内其他部件的振动和噪声。
其中,驱动系统是主要噪声源之一。
四、电动汽车驱动系统对车内振动噪声的影响传递路径分析(一)电机电磁噪声传递路径电机在运转过程中会产生电磁噪声,这部分噪声主要通过电机壳体、车身结构等途径传递到车内。
电机壳体的设计、材料选择以及与车身结构的连接方式都会影响电磁噪声的传递。
此外,电机的控制策略也会影响其运转时的噪声水平。
(二)传动系统机械噪声和振动传递路径传动系统的机械噪声和振动主要由齿轮啮合、轴承摩擦等因素产生。
这些噪声和振动会通过传动系统零部件、车身结构等途径传递到车内。
传动系统的设计、制造精度以及润滑情况都会影响其产生的噪声和振动水平。
(三)路面引起的整车振动和噪声传递路径路面不平引起的整车振动和噪声是车内振动噪声的重要来源之一。
这部分振动和噪声会通过车身结构、座椅、地板等途径传递到车内。
车辆的悬挂系统、轮胎选择以及车身刚度等都会影响其传递到车内的振动和噪声水平。
五、降低电动汽车车内振动噪声的措施(一)优化电机设计和控制策略,降低电磁噪声。
基于子结构法的车内噪声快速修改预测
乔宇锋;黄其柏;李天匀
【期刊名称】《科学技术与工程》
【年(卷),期】2009(009)023
【摘要】车内噪声是汽车NVH 性能的一个主要内容,快速预测结构修改对车内噪声的影响对汽车设计具有重要意义.基于传统的子结构方法,提出了一种波形基函数子结构方法,其利用选定的基函数来描述不同子结构接合面之间的耦合行为.由于基函数的数目远小于接合面的自由度数目,因此快速预测所用的仿真模型的尺寸将大大缩减,从而可实现快速修改预测.通过某型汽车车内噪声快速修改预测的算例,阐述和验证了这种方法.
【总页数】4页(P6987-6990)
【作者】乔宇锋;黄其柏;李天匀
【作者单位】华中科技大学,机械科学与工程学院,武汉,430074;华中科技大学,机械科学与工程学院,武汉,430074;华中科技大学,船舶与海洋工程学院,武汉,430074【正文语种】中文
【中图分类】TB123
【相关文献】
1.一种改进的基于响应耦合子结构法的刀尖点频响函数预测方法 [J], 朱坚民;王健;张统超;李孝茹
2.基于LSSVM-样本熵的车内噪声声品质预测 [J], 左言言; 宋文兵; 陆怡; 顾倩霞;
孙瑞
3.基于随机相位的车内噪声预测与目标分解 [J], 郝耀东;邓江华;顾灿松;李洪亮;董俊红
4.基于试验统计能量分析的高速列车车内噪声预测方法 [J], 张捷;姚丹;王瑞乾;肖新标
5.基于子结构法的航空结构件动态特性快速分析 [J], 张洪伟;张以都;赵晓慈;吴琼因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
基于传递路径分析的纯电动车驾驶室内啸叫问题优化Wang Yuezhong;Tan Yudian;Ding Runjiang;Zhu Liang【摘要】针对某纯电动车全油门加速行驶车内产生的啸叫问题,经主观评价及试验诊断分析后,排查出电机转速为5000rpm-6000rpm时车内出现啸叫噪声;通过传递路径分析阐述了减速器啸叫噪声的产生的背景,并进行试验测试、阶次分析、CAE仿真等研究分析方法排查出整车加速过程中车内啸叫声激励源来自减速器内轴2级传动齿轮的阶次噪声;结合开发车型设计情况,并在保证性能的情况下,提出减速器2级齿轮修形优化的方案;对实施优化后方案后的车辆进行试验验证和主观评价,结果表明驾驶室声压级峰值降低了4.99dB,解决驾驶室内啸叫问题,提高乘坐舒适性.【期刊名称】《汽车实用技术》【年(卷),期】2019(000)013【总页数】4页(P12-14,19)【关键词】纯电动车;啸叫噪声;阶次分析【作者】Wang Yuezhong;Tan Yudian;Ding Runjiang;Zhu Liang【作者单位】【正文语种】中文【中图分类】U463.81随着新能源汽车行业的快速崛起,人们对新能源汽车的要求不再仅仅局限其动力性、经济性、安全性等方面,对于新能源汽车的NVH特性要求也颇为严格。
对于纯电动汽车而言,在去除发动机噪声的遮蔽效应后,其他声源件的噪声也变得更加明显,对其控制提出的要求也更高。
纯电动汽车由于电机及减速器输出高阶激励,整车行驶过程中噪声频谱成分以200-2000Hz中高频为主,并且在高速时路噪和风噪更为明显。
人耳对1000-2000Hz频率噪声异常敏感,纯电动车有时噪声声压级不大,但电磁力和齿轮结合产生的高频尖锐噪声使人无法接受,因此纯电动车对声品质的要求更高。
康强[1]以某电动车电驱动总成啸叫声为研究对象,通过瑞利互逆行原理试验得出动总到车内的空气声传递函数,并通过理论与实际对比,低阶减速器噪声由空气传播和结构传播共同贡献,高阶的减速器和电机噪声完全由空气传播贡献。
传递路径分析方法在车内轰鸣声问题上的应用张栋;康菲【摘要】传递路径分析(TPA)是一种基于试验工程手段和数据的系统级解决方案,作为一种全面理解振动噪声问题的方法,传递路径分析能够更加全面和系统地对振动和噪声问题进行故障诊断。
首先就传递路径分析的若干主流分析方法做简要阐述,随后重点介绍OPAX载荷识别计算方法在传递路径分析的作用,并将其应用于汽车车内轰鸣噪声的排查解决过程中。
通过实际工况的测试验证了其有效的排查优化效果。
%Transfer path analysis (TPA) is a kind of system level solution based on test engineering and data. As a comprehensive way of understanding vibration noise problem, the method of transfer path analysis can be more comprehensive and systematic in fault diagnosis of vibration and noise problem. Several mainstream analysis methods of transfer path analysis are expounded briefly, and then the role of OPAX load identification method in the transfer path analysis is mainly introduced, and applied in the process of trying to solve vehicle interior noise rumble. And its effective screening optimization effect is verified by tests of actual working condition.【期刊名称】《农业装备与车辆工程》【年(卷),期】2015(000)005【总页数】5页(P59-63)【关键词】传递路径分析;OPAX;轰鸣噪声【作者】张栋;康菲【作者单位】071000 河北省保定市长城汽车股份有限公司技术中心;071000 河北省保定市长城汽车股份有限公司技术中心【正文语种】中文【中图分类】TB535城市SUV车型通常采用大功率扭矩的发动机,后轮驱动形式实现较强的越野通过能力和豪华的舒适性,一直备受众多年轻客户青睐。
基于逆子结构传递路径分析方法的汽车车内噪声整改 莫愁 ,许辉勇 (1.欣旺达电子股份有限公司,广东深圳518108;2.深圳普瑞赛思检测技术有限公司.广东深圳518108)
摘要:逆子结构传递路径分析方法可以重复利用部分数据,此特点在需要重复进行振动噪声传递路径查找的场合可以有效减 少工作量。基于此方法对一款车内噪声超过标杆车的开发样车进行了两次振动噪声传递路径分析,然后对动力总成悬置进行了相 应的整改,使车内噪声达到标杆车水平。 关键词:振动噪声;传递路径分析:逆子结构 中图分类号:U461.4文献标志码:B文章编号:1674—1986(2016)07一O1卜04
Rectifying the Interior Noise of a Car Based on Inverse Sub.structuring Transfer Path Analysis Method M0 Chou ,XU Huiyong (1.Sunwoda Electronic Co.,Ltd.,Shenzhen Guangdong 5 1 8 108。China: 2.Shenzhen Precise Testing Technology Co.,Ltd.,Shenzhen Guangdong 518108,China) Abstract:Partial data can be repeatedly used in inverse sub—structuring transfer path analysis.The character of the method produces an effective reduction of work load on the occasion that the vibration or noise transfer paths need to be analyzed repeatedly.The noise transfer paths were analyzed 2 times for a prototype ear whose interior noise was higher than a benchmarking car,then the powertrain mounts were rectified corresponding each analysis.This work make the interior poise level of the prototype ear meet that of the benchmarking ear. Keywords:NVH;Transfer path analysis;Inverse sub—structuring
0 引言 汽车在研发过程中经常需要进行振动噪声整改。整改的前 提是找到影响目标点振动噪声的因素。目前振动噪声源查找主 要方法有频谱分析…、声强分析 和声学成像 等几种。频谱 分析过程中可能出现几个源点峰值频率相近以致难以确定主要 振动噪声源的情况。声强测试时需要将探头贴近振动表面获取 信号,操作不方便且工作量大。声学成像需要昂贵的设备且只 能进行定性分析。
传递路径分析(Transfer Path Analysis,TPA)方法发展于 近10年,是声源或振动源识别的有效工具.能够方便地识别 系统内目标点的振动或噪声来源路径及各路径贡献量大小。各 种TPA方法在不同的场合得到了应用.比如发动机正时链条噪 声整改 ]、发动机悬置系统优化[5 等。文献[6]提出了一种 逆子结构传递路径分析方法,作者用这种方法对一款车内噪声 超过标杆车的研发样车进行噪声整改。
1 逆子结构传递路径分析方法概述 文献[6]给出的逆子结构传递路径分析方法分析传递路 陉贡献量流程如图1所示。
使用逆子结构技术计算悬置动刚度是该方法有别于其他
TPA的主要特点。现结合文中要研究的案例对计算方法做 解释。
第1步:激励点和响应点振动测量 第2步:频响函数测量 第3步:信号小波降噪处理 l 第4步:动刚度计算 l 第5步:载荷计算 第6步:传递路径贡献量计算 图1 ITPA方法流程
动力总成、车内响应部件以及商者之间的振动传递路径可 以描述为圈2所示的二级结构模型,整个模型作为一个系统, 称为一级结构。动力总成悬置之后的车身到车内响应点由于是 刚性连接,可以简化成一个整体,文中视作子结构A。动力总 成是主要激励源,文中视作子结构B。
l叟稿日期:2016-06—12 基金项目:广东省科技厅项目(2014B010125003) 怍者简介:莫愁(1978一),男,博士,工程师,主要研究方向为电动汽车关键技术。E—mail:ymcmc@126.corn。
研究与开发  ̄obilo Parfs 2o1 B.a7 ———————— 悬置 o( ) 十 ... 十 I I
子结构A 季: 辜
子结构B f(西) 图2汽车振动系统二级结构模型
统FRFs
图2中,作用于子结构B上的动态激励和在车内目标部件 (子结构A)上的动态响应分别用i(b)和O(a)表示;子结构 之间的悬置耦合点以c表示:整个系统上由激励点到响应点的 频响函数(Frequency Response Functions,FRFs)用日 表示, 称作系统水平的FRFs;在非耦合状态下。各子结构上由激励点 到响应点的FRFs用H 或 表示;耦合体动刚度用K 表示。 文中假定动力总成由m个悬置支撑(即有m个耦合点),每个 频率下每个悬置均有 (汽车纵向)、y(汽车横向)、z(垂 直方向)3个方向共3m动刚度值需要确定,而车内有n个响 应点(每个点3个方向)需确定传递路径贡献量(Transfer Path Contributions,TPCs)。为计算动刚度K ,先在系统水平上 测量m个激励点到n个响应点的FRFs。得到一个3n ̄3m矩阵, 然后,对应地测量部件水平FRFs:日A.。I。】 {口l、H ( ) (
日A, (。) ( )、日B, … I 61,
分别得到3n×3m矩阵、3m×3m矩阵、
3mx3m矩阵、3m×3m矩阵,基于所得FRFs,悬置动刚度 可由以下矩阵方程计算 f (HBIc… )’日。l0I … ·日^10㈨ {。】一D) ,,、 lD=日A. ㈦ ㈦+日B.。{6IcI )
由于m和n往往不相等,式中使用了伪逆矩阵,以上标
“+”表示。得到了动刚度,依据式(2)即可计算载荷
( ): ( ) (2) 一09
式中: ( )为动刚度;a (∞)为悬置主动侧(动力总成侧) 振动信号;a。 (60)为悬置被动侧(车身侧)振动信号。再基于 载荷,依据式(3)即可计算TPCs Y(co)=∑ ( ) ( ) P=1 (3) 式中:Y( )为振动或噪声总量; 为圆频率; ((JO)为传递路 径激励点到目标点的振动或噪声FRFs; ( )为载荷;n为激 励传递路径数量;P为传递路径序数。 2 基于逆子结构传递路径分析方法的振动源查找 2.1样车概况 一款研发用轿车怠速时驾驶员耳旁噪声达67.8 dB(A), 比标杆车大近2 dB(A),其噪声频谱图见图3曲线1。需要整 2...0...1. 6.... 0 7.....A...u.. t.o...m ..o...b..i..1.e....P.. a..—rt—s 012 研究与开发 改。该样车动力总成前置前后左右各设置一个橡胶悬置,前轮 驱动。 50 要 o 30 80 l6O 240 320 频率/Hz 图3悬置优化前后驾驶员耳旁噪声频谱 2.2数据采集 由于NVH故障工况为怠速.影响车内噪声的因素排除了 路面激励、轮胎激励和空气噪声。并且根据经验。动力总成悬 置匹配不合理是影响车内噪声的主要因素。故文中的整改首先 从整改悬置着手。 采集工况数据时。在动力总成每个悬置的主、被动端各安 装1个。共安装8个3D振动传感器测取信号作为传递路径输 入信号。取驾驶员耳旁作为响应点,安装1个麦克风测取噪声 信号。这样,整车“动力系统一车内噪声”振动模型就形威 4 ̄3=12个输入、1个输出的振动噪声系统。使动力总成怠速, 采集振动信号,同时采集发动机转速信号。 测取系统水平FRFs时。由于动力总成安装在机舱内。空 间狭窄,不好使用力锤施力,采用互逆法测量。选取曲轴左 右两旁机体外壁前端、后端共4个点作为部件B的激励点. 在每个点粘贴1个振动传感器。选择驾驶员座椅导轨作为响 应点,在此处用力锤从X、Y和Z 3个方向施力,测取所有传 感器信号,由此求得一个3×12规模的系统水平FRFs矩阵 日 f 6)。 测取子结构水平的FRFs时,将动力总成用尼龙绳悬吊。 让其自由摆动。选取曲轴前端、后端左右两旁机体外壁共4 点作为子结构B的激励输入点。在每个点上粘贴1个振动传感 器;保留工况数据采集时4个悬置的螺栓安装位置(动力总戚 侧)上的振动传感器。分别在机体外壁4个点和悬置位置4 点用力锤施力,测取所有传感器信号。由此求得两个12x12 模的子结构B的FRFs矩阵 . (6川)和HB. I 6…)。
相应地,保留工况数据采集时在4个悬置的螺栓安装位置
(车身侧)上振动传感器作为子结构A激励点,以驾驶员座槽 导轨作为子结构A响应点,布置1个振动传感器。在激励测 上用力锤施力,测取所有传感器信号。由此求得一个3×12 模的子结构A水平FRFs矩阵H 和一个12x12规模的亍 结构A水平FRFs矩阵日 。 为测取计算噪声贡献量所用频响函数,在整车状态下, 驾驶员耳旁布置体积声源,播放声压。测取动力总成悬置车
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