劉江波，曹斌

（安徽江淮汽車(chē)集團(tuán)股份有限公司技術(shù)中心，安徽 合肥 230601）

前言

隨著駕駛者對(duì)車(chē)輛操穩(wěn)性、舒適性的要求越來(lái)越高，匹配雙橫臂獨(dú)立懸架的中高級(jí)車(chē)型快速增長(zhǎng)。雙橫臂獨(dú)立懸架具有良好的操作穩(wěn)定性及乘坐舒適性，但由于比麥弗遜獨(dú)立懸架結(jié)構(gòu)復(fù)雜、力的傳遞途徑多，導(dǎo)致車(chē)輪在受地面作用力后產(chǎn)生的振動(dòng)，在車(chē)內(nèi)形成了中、低頻噪聲（40-400Hz），影響了乘員的舒適性。

本文以匹配雙橫臂獨(dú)立懸架的某款中級(jí)轎車(chē)為研究對(duì)象，對(duì)路噪進(jìn)行了系統(tǒng)的測(cè)試、分析和改進(jìn)，提高了路面激勵(lì)引起的車(chē)內(nèi)中、低頻噪聲性能。

1 雙橫臂獨(dú)立懸架設(shè)計(jì)方案

1.1 懸架的結(jié)構(gòu)與參數(shù)

前、后懸架結(jié)構(gòu)形式如圖1、2所示。

1.2 懸架的路噪設(shè)計(jì)指標(biāo)

1.2.1 噪聲傳遞函數(shù)NTF原理三級(jí)標(biāo)題

噪聲傳遞函數(shù) NTF主要是指輸入激勵(lì)載荷與輸出噪聲之間的對(duì)應(yīng)函數(shù)關(guān)系，用于評(píng)價(jià)結(jié)構(gòu)對(duì)振動(dòng)發(fā)聲的靈敏度特性。傳遞函數(shù)即NTF可以表示為：

其中：{P}表示特定位置的聲壓； [H(p/f)]表示從激勵(lì)源到目標(biāo)位置聲壓響應(yīng)的聲振傳遞函數(shù)；｛f｝表示施加在輸入位置的激勵(lì)力。

從公式可以看出，車(chē)內(nèi)目標(biāo)位置聲壓響應(yīng)大小不僅跟激勵(lì)力大小有關(guān)，而且跟 NTF 有關(guān)，所以當(dāng)激勵(lì)力大小改變困難時(shí)，就要求對(duì) NTF 進(jìn)行研究。

圖1 前懸架結(jié)構(gòu)形式

圖2 后懸架結(jié)構(gòu)形式

前、后懸架四輪定位參數(shù)如表1所示。

表1 前、后懸架四輪定位參數(shù)

1.2.2 噪聲傳遞函數(shù)NTF設(shè)計(jì)指標(biāo)

前、后懸架，副車(chē)架安裝點(diǎn)對(duì)車(chē)內(nèi)前排聲振傳遞函數(shù)（NTF）幅值≤55dB/N。

前、后懸架，副車(chē)架安裝點(diǎn)對(duì)車(chē)內(nèi)后排聲振傳遞函數(shù)（NTF）幅值≤60dB/N。

2 試驗(yàn)及數(shù)據(jù)采集

2.1 試驗(yàn)條件及方法

2.1.1 試驗(yàn)準(zhǔn)備

在整車(chē)半消聲室內(nèi)，樣車(chē)固定在舉升機(jī)上，整體最低固有頻率≈5Hz，NTF 頻率考察范圍設(shè)定為 40～400Hz。

設(shè)定數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)參數(shù)頻率范圍為 0-512Hz，分辨率1Hz。

為了得到平滑曲線(xiàn)，對(duì)每次測(cè)量進(jìn)行平均處理，平均次數(shù) 5次。測(cè)試設(shè)備包括激振部分（力錘）、響應(yīng)拾振部分（噪聲傳感器）、數(shù)據(jù)采集分析（LMS 測(cè)試分析系統(tǒng)）。

2.1.2 力的傳遞路徑及測(cè)點(diǎn)布置

前懸架力的傳遞路徑：路徑1為輪胎輸入-下連桿前位副車(chē)架主動(dòng)點(diǎn)-下連桿前位副車(chē)架被動(dòng)點(diǎn)-副車(chē)架車(chē)身前連接點(diǎn)；路徑 2為輪胎輸入-下連桿后位副車(chē)架主動(dòng)點(diǎn)-下連桿后位副車(chē)架被動(dòng)點(diǎn)-副車(chē)架車(chē)身后連接點(diǎn)。

后懸架力的傳遞路徑：路徑1為輪胎輸入-下連桿前位副車(chē)架主動(dòng)點(diǎn)-下連桿前位副車(chē)架被動(dòng)點(diǎn)-副車(chē)架車(chē)身前連接點(diǎn)；路徑 2為輪胎輸入-下連桿后位副車(chē)架主動(dòng)點(diǎn)-下連桿后位副車(chē)架被動(dòng)點(diǎn)-副車(chē)架車(chē)身后連接點(diǎn)。

圖3 輪胎輸入點(diǎn)傳感器布置

圖4 下連桿前位副車(chē)架主動(dòng)點(diǎn)傳感器布置

圖5 下連桿前位副車(chē)架被動(dòng)點(diǎn)傳感器布置

圖6 副車(chē)架車(chē)身后連接點(diǎn)傳感器布置

2.1.3 實(shí)驗(yàn)過(guò)程及數(shù)據(jù)采集

用力錘依次激勵(lì)懸架，前、后副車(chē)架與車(chē)體安裝點(diǎn)(Z 方向)，同時(shí)采集車(chē)內(nèi)駕右、副左、后左及后右位置的噪聲信號(hào)。通過(guò) LMS 測(cè)試分析軟件，采集各安裝點(diǎn)到車(chē)內(nèi)各點(diǎn)的聲振傳遞函數(shù)即 NTF 曲線(xiàn)。如下圖所示為前懸下擺臂副車(chē)架安裝前點(diǎn)的X、Y向車(chē)內(nèi)噪聲響應(yīng) NTF 曲線(xiàn)。

圖7 前懸下擺臂副車(chē)架安裝前點(diǎn)的X向車(chē)內(nèi)噪聲響應(yīng)

圖8 前懸下擺臂副車(chē)架安裝前點(diǎn)的Z向車(chē)內(nèi)噪聲響應(yīng)

根據(jù)實(shí)驗(yàn)操作規(guī)范依次對(duì)前、后懸架12個(gè)測(cè)量點(diǎn)，按照針對(duì)影響車(chē)內(nèi)噪聲響應(yīng)的敏感方向用力錘擊，如圖所示。

圖9 錘擊示意圖

使用 LMS 測(cè)試分析系統(tǒng)開(kāi)展數(shù)據(jù)采集，將每次對(duì)應(yīng)的噪聲響應(yīng)峰值數(shù)據(jù)記錄，如表2所示并判斷是否滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。

表2 噪聲響應(yīng)峰值數(shù)據(jù)記錄表

數(shù)據(jù)顯示前副車(chē)架與車(chē)身連接中、后點(diǎn)，下擺臂前安裝點(diǎn)及U型臂安裝支架車(chē)身側(cè)前點(diǎn)對(duì)車(chē)內(nèi)噪聲貢獻(xiàn)量較大；后懸架的后下擺臂側(cè)安裝點(diǎn)、中及下擺臂側(cè)安裝點(diǎn)、后U型臂安裝支架車(chē)身側(cè)前點(diǎn)及后點(diǎn)對(duì)車(chē)內(nèi)噪聲貢獻(xiàn)量較大。

3 原因分析及改進(jìn)

通過(guò)對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行頻譜分析，發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)路噪的不合格點(diǎn)主要集中在 190–220Hz頻段之間，此頻段為輪胎聲腔模態(tài)頻率范圍。

3.1 前懸架對(duì)車(chē)內(nèi)噪聲貢獻(xiàn)量較大的分析與改進(jìn)

3.1.1 前副車(chē)架與車(chē)身連接點(diǎn)、下擺臂前安裝點(diǎn)原因分析

通過(guò)測(cè)量前副車(chē)架與車(chē)身連接中、后點(diǎn)，下擺臂前安裝點(diǎn)動(dòng)剛度，數(shù)值 5000-10000N/mm；通過(guò)優(yōu)化車(chē)身安裝點(diǎn)及副車(chē)架的結(jié)構(gòu)，將動(dòng)剛度數(shù)值優(yōu)化為8000-11000N/mm。

3.1.2 U型臂安裝支架車(chē)身側(cè)前點(diǎn)原因分析

由于U型臂安裝支架車(chē)身側(cè)前點(diǎn)的車(chē)身空間結(jié)構(gòu)有限，采用陶氏化學(xué)結(jié)構(gòu)膠以增加車(chē)身側(cè)動(dòng)剛度，圖10陶氏化學(xué)結(jié)構(gòu)膠示意圖。

圖10 陶氏化學(xué)結(jié)構(gòu)膠示意圖

3.2 后懸架對(duì)車(chē)內(nèi)噪聲貢獻(xiàn)量較大的分析與改進(jìn)

針對(duì)后懸架的后下擺臂側(cè)安裝點(diǎn)、中及下擺臂側(cè)安裝點(diǎn)、后U型臂安裝支架車(chē)身側(cè)前點(diǎn)及后點(diǎn)同樣采用增加局部動(dòng)剛度由原來(lái)的方法使后懸架動(dòng)剛度由8000-10000N/mm提升到12000-14000N/mm。

3.1.2 改進(jìn)效果確認(rèn)

前、后懸架，副車(chē)架安裝點(diǎn)對(duì)車(chē)內(nèi)前排聲振傳遞函數(shù)（NTF）幅值≤55dB/N的確認(rèn)。

如圖11所示，滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。

圖11 前排聲振傳遞函數(shù)幅值測(cè)量

前、后懸架，副車(chē)架安裝點(diǎn)對(duì)車(chē)內(nèi)后排聲振傳遞函數(shù)（NTF）幅值≤60dB/N的確認(rèn)。

如圖12所示，滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。

圖12 后排聲振傳遞函數(shù)幅值測(cè)量

4 道路測(cè)試與評(píng)價(jià)

將所有改進(jìn)方案進(jìn)行實(shí)施后開(kāi)展道路測(cè)試與駕駛員主觀評(píng)價(jià)，道路類(lèi)型包括水泥路面和瀝青路面，監(jiān)測(cè)駕駛員耳旁噪音數(shù)據(jù)，監(jiān)測(cè)結(jié)果如圖13、圖14所示，在水泥路面與瀝青路面車(chē)內(nèi)駕駛員耳旁都滿(mǎn)足設(shè)計(jì)指標(biāo)。另外，結(jié)合駕駛員主觀噪音評(píng)價(jià)，特別是對(duì)中、低頻段的感官效果良好，達(dá)到了同類(lèi)車(chē)型最好水平。

圖13 水泥路面車(chē)內(nèi)噪音

圖14 瀝青路面車(chē)內(nèi)噪音

5 結(jié)論

正文本文對(duì)匹配雙橫臂獨(dú)立懸架的某款中高級(jí)轎車(chē)的路噪進(jìn)行分析與改進(jìn)，結(jié)合懸架特點(diǎn)制定合理的傳遞路徑，采用噪聲傳遞函數(shù) NTF分析那一條路徑對(duì)車(chē)內(nèi)噪聲貢獻(xiàn)量較大并制定合理的解決措施，提高了路噪性能，滿(mǎn)足了設(shè)計(jì)指標(biāo)的達(dá)成及市場(chǎng)要求。

同時(shí)，結(jié)合改進(jìn)方案的分析，系統(tǒng)掌握了雙橫臂獨(dú)立懸架的特性及設(shè)計(jì)方法、懸架系統(tǒng)與車(chē)身連接點(diǎn)的動(dòng)剛度匹配設(shè)計(jì)方法、懸架彈性元件的剛度與車(chē)體剛度匹配的設(shè)計(jì)方法及采用噪聲傳遞函數(shù) NTF分析力的傳遞路徑對(duì)車(chē)內(nèi)噪聲貢獻(xiàn)量的分析方法及試驗(yàn)方法，為懸架系統(tǒng)的 NVH性能指標(biāo)設(shè)計(jì)奠定了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)。

[1] 樂(lè)升彬.前雙橫臂獨(dú)立懸架的建模仿真與改進(jìn)設(shè)計(jì)[J].吉林大學(xué)碩士學(xué)位論文.2004.5.

[2] 陳新,林逸等.彈性元件對(duì)懸架性能的影響[J].汽車(chē)技術(shù).1996 (5) :11-13.

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[5] 安徽江淮汽車(chē)集團(tuán)股份有限公司內(nèi)部材料.