郜振海，李麗艷

（1.新鄉(xiāng)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南 新鄉(xiāng) 453000；2.鄭州理工職業(yè)學(xué)院，河南 鄭州 450000）

1 車內(nèi)噪音

汽車在運行的過程中，均存在不同程度的振動噪音。由于轎車的車窗壁板本身就具備振動的特點，再受到汽車內(nèi)部封閉環(huán)境因素的影響，當(dāng)車內(nèi)封閉的乘坐室受到壓縮的時候，空氣的體積就會相應(yīng)地產(chǎn)生變化，并具有極高的阻抗，從而與室內(nèi)的壁板振動產(chǎn)生較強(qiáng)的耦合。

車內(nèi)轟鳴聲作為車內(nèi)噪音的一種，就是通過汽車內(nèi)壁板振動與聲腔耦合所產(chǎn)生的，并且改轟鳴聲具有升壓極高、頻帶窄等特點，直接影響了汽車乘務(wù)人員的舒適性。在研究中發(fā)現(xiàn)，車內(nèi)轟鳴聲產(chǎn)生，必須要具備3個條件，即：封閉的空間、壁板結(jié)構(gòu)振動與空腔聲學(xué)模態(tài)產(chǎn)生的耦合、曾力現(xiàn)象。

2 車內(nèi)低頻轟鳴聲特點和靈敏度分析

2.1 車內(nèi)低頻轟鳴聲特點分析

以某品牌的新車為試驗車輛，在試驗的過程中發(fā)現(xiàn)，該車輛在3擋全油門加速時，發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到2000 r/min的情況下，后排就會出現(xiàn)明顯的轟鳴聲。為進(jìn)一步對該汽車的轟鳴聲進(jìn)行實驗，使該汽車在平直的道路上行駛，在行駛過程中，進(jìn)行3擋全油門加速的時候，后排右側(cè)的乘車人員通過麥克風(fēng)對轟鳴聲的數(shù)據(jù)進(jìn)行測試。在測試的過程中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)車輛的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到2040 r/min，低頻轟鳴值出現(xiàn)明顯的頂峰。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，發(fā)動機(jī)2階振動是導(dǎo)致低頻轟鳴的主要來源，消除車內(nèi)低頻轟鳴聲必須采取相應(yīng)的措施對其進(jìn)行控制。

2.2 車內(nèi)低頻轟鳴聲靈敏度分析

低頻轟鳴聲分析主要包括振動源、噪音源、傳遞路徑和響應(yīng)點四個方面。汽車在運行過程中會產(chǎn)生不同的聲音。多種聲音通過不同的路徑傳遞進(jìn)行聲音重疊，從而形成了車內(nèi)低頻轟鳴聲。因此，在解決車內(nèi)低頻轟鳴聲的過程中，準(zhǔn)確分析出聲音的傳遞路徑，并對其進(jìn)行優(yōu)化、改進(jìn)，就可以對汽車的低頻轟鳴聲進(jìn)行解決。在實驗中分別對這三條路徑進(jìn)行實驗，分析各個路徑下的振動傳遞靈敏度。實驗結(jié)果表明：當(dāng)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到2040 r/min時，汽車排氣吊掛點和車身段懸置點未出現(xiàn)明顯的峰值，并且振動也未出現(xiàn)明顯變化，對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析可得知，汽車的排氣系統(tǒng)對低頻轟鳴聲影響不大；而汽車的前懸置、變速器懸置、發(fā)動機(jī)懸置均存在良好的隔震效果，因此汽車被動端的振動可保持在0.3 m/s2以下；而汽車的后懸置點，由于該懸置點的被動端Z向存在較大的振動，是汽車低頻轟鳴聲的主要路徑，尤其是當(dāng)汽車發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到2040 r/min時，車內(nèi)轟鳴聲達(dá)到1.13 m/s2，達(dá)到了峰值的水平。

3 控制方法分析

結(jié)合汽車內(nèi)低頻轟鳴聲的產(chǎn)生源、傳遞路徑和響應(yīng)點來分析，在控制時要遵循以下三個方面。

3.1 從噪聲源上加以控制

從理論上來講，只要將汽車發(fā)動機(jī)的輸入振動量，進(jìn)行適當(dāng)?shù)臏p少，就可以對車內(nèi)低頻進(jìn)行有效的控制。但該控制方法在實施的過程中，存在一定的難度，不僅發(fā)動機(jī)改造成本大，且改造時間較長。因此，從噪聲源上進(jìn)行控制路徑的可行性不大。

3.2 從傳遞路徑上進(jìn)行控制

從理論上來講，只要將汽車內(nèi)噪聲傳播的路徑進(jìn)行有效控制，即可實現(xiàn)控制車內(nèi)噪聲的目的。根據(jù)汽車噪聲傳播的路徑，在具體控制過程中，可以對懸置采取隔震效果或者安裝動力吸振器的方式，以達(dá)到減少振動的目的。根據(jù)實驗分析，該控制方法可行性較高。

3.3 從汽車響應(yīng)點進(jìn)行控制

在具體控制的過程中，主要是通過對車身壁板結(jié)構(gòu)振動與空腔模態(tài)的耦合情況進(jìn)行避免，以達(dá)到改善車內(nèi)轟鳴的目的。但該方法在具體應(yīng)用的過程中，可行性較低。

4 動力吸振器分析

4.1 動力吸振器原理

從本質(zhì)上來講，動力吸振器就是一個彈簧質(zhì)量系統(tǒng)，將其安裝在汽車傳遞路徑的主系統(tǒng)中，可以利用彈簧產(chǎn)生反作用力的原理，以達(dá)到減少物體振動的目的。通常，當(dāng)汽車低頻轟鳴聲的振動力以單頻的形式出現(xiàn)的時候，或者低頻轟鳴聲振動頻率過小的時候，不建議采用振動器進(jìn)行處理。為了進(jìn)一步研究振動力的原理，特對其進(jìn)行了相應(yīng)的實驗：汽車未裝動力吸振器之前，在汽車激勵的主系統(tǒng)下存在一個較大的噪聲峰值。當(dāng)安裝上動力吸振器之后，其峰值出現(xiàn)大幅度的下降。并且汽車中原本的單自由度系統(tǒng)改變?yōu)槎杂啥认到y(tǒng)，兩個峰值中，一個低于原來峰值頻率，一個高于原峰值頻率。 從實驗中不難發(fā)現(xiàn)，合理地安裝和使用動力吸振器，可有效減少汽車主系統(tǒng)中出現(xiàn)的低頻轟鳴聲。

4.2 動力吸振器設(shè)計

在使用動力吸振器進(jìn)行低頻轟鳴聲控制的過程中，為了使得低頻轟鳴生控制效果更佳，必須要根據(jù)既定的工作頻率，對吸振器的質(zhì)量、剛度等進(jìn)行調(diào)節(jié)，以達(dá)到預(yù)期的減震效果。通常，增加動力吸振器的質(zhì)量，可以明顯減輕汽車主系統(tǒng)的振動幅度，轟鳴聲振動良好。同時，質(zhì)量過大不僅會增加制造成本，同時也在一定程度上影響其使用壽命。一般來說，在對動力吸振器的質(zhì)量進(jìn)行調(diào)節(jié)的過程中，使其達(dá)到原系統(tǒng)質(zhì)量的1/5～1/10為佳；另一方面，動力吸振器的彈簧部分主要構(gòu)成物質(zhì)是橡膠，在控制的時候，可對橡膠的大小IAO、厚度進(jìn)行改變。橡膠件越大、越厚，其剛度越大；反之，剛度就會越小。在具體使用的時候，由于橡膠具有一定的壽命，經(jīng)過多次的拉壓之后，勢必會產(chǎn)生非彈性形變，從而導(dǎo)致其剛度發(fā)生改變。因此在使用之前，必須要對橡膠的工作壽命進(jìn)行實驗。

4.3 實驗驗證

為了進(jìn)一步驗證動力吸振器的效果，將其裝到實驗汽車的前副車架后懸置點后，分別進(jìn)行了錘擊試驗和整車道路實驗。錘擊試驗主要是將用力捶朝+Z向?qū)嚽案避嚰芎髴抑锰庍M(jìn)行敲擊，并對實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行采集。經(jīng)過實驗數(shù)據(jù)分析，可以看出安裝動力吸振器之后，之前的波峰降為波谷，振動得到了有效的控制；整車道路實驗主要是在汽車實際運行狀態(tài)下的后排轟鳴聲測試，依然是在平直的水泥路面上，進(jìn)行3擋全油門加速試驗，結(jié)果發(fā)現(xiàn)安裝動力吸振器之后，即便是當(dāng)汽車發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速達(dá)到2040r/min時，后排總升壓級曲線仍然處于平緩，安裝之前的峰值得到了有效控制；同時，在汽車發(fā)動機(jī)低轉(zhuǎn)速的情況下，汽車的升壓級曲線比安裝之前有所上升，但總體均保持在60dB以下，且曲線較為平緩。

5 結(jié) 語

綜上所述，針對該品牌汽車出現(xiàn)低頻轟鳴聲的現(xiàn)狀進(jìn)行了實驗分析，找到導(dǎo)致汽車出現(xiàn)低頻轟鳴聲的主要路徑為后懸置安裝點。在此基礎(chǔ)上，采用動力吸振器，利用動力吸振器彈簧質(zhì)量系統(tǒng)，對車內(nèi)低頻轟鳴聲的傳遞路徑進(jìn)行有效的控制，以達(dá)到減少轎車低頻轟鳴聲控制的目的。