基于底盤襯套多目標(biāo)優(yōu)化的整車路噪分析

【摘" 要】隨著時代發(fā)展，人們對于汽車舒適性要求也有所增強(qiáng)，而車內(nèi)噪聲是人們關(guān)注的重點問題之一。文章主要論述基于整車路噪下的襯套多目標(biāo)優(yōu)化，通過對襯套靈敏度進(jìn)行分析，識別出對路噪貢獻(xiàn)量大的襯套，并分析出該襯套的修正系數(shù)，為前期整車路噪設(shè)計開發(fā)提供參考。

【關(guān)鍵詞】路噪；底盤襯套；多目標(biāo)優(yōu)化；靈敏度

中圖分類號：U463.6" " 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A" " 文章編號：1003-8639（ 2024 ）08-0106-02

Road Noise Analysis of Whole Vehicle Based on Multi-objective Optimization of Chassis Bushing

NONG Xiaomi1，HUANG Xiaofeng2，XU Jinzhao1

（1.Liuzhou Yingqin Tuolan Technology Co.，Ltd.；

2. Liuzhou Huating New Energy Technology Co.，Ltd.，Liuzhou 545000，China）

【Abstract】With the development of the times，people's requirements for car comfort have also increased，and interior noise is one of the key issues that people pay attention to. The article mainly discusses multi-objective optimization of bushings based on vehicle road noise. By analyzing the sensitivity of the bushings，the bushings with a large contribution to road noise are identified，and the correction coefficient of the bushings is analyzed，providing reference for the early design and development of vehicle road noise.

【Key words】road noise；chassis bushing；multi objective optimization；sensitivity

作者簡介

農(nóng)曉密（1995—），女，助理工程師，研究方向為整車NVH分析。

噪聲是妨礙人們正常工作和休息，令人焦躁難安的有害聲音。當(dāng)汽車在粗糙路面上以穩(wěn)定速度行駛時，產(chǎn)生的座艙噪聲是車內(nèi)噪聲的主要來源之一。研究由路面激勵激起的車內(nèi)噪聲的分析方法，探索控制車內(nèi)噪聲的有效措施，對提升駕駛室內(nèi)聲學(xué)環(huán)境具有非常重要的價值。路噪顧名思義，為路面激勵傳遞至車身引起鈑金共振產(chǎn)生的噪聲。想要降低路噪就得將底盤傳遞上來的力降低，所以前期對底盤襯套進(jìn)行多目標(biāo)優(yōu)化對于整車路噪目標(biāo)控制，有效縮短開發(fā)周期有著重要意義。本文重點介紹前期開發(fā)階段使用CAE仿真計算整車路噪，并識別超目標(biāo)峰值主要貢獻(xiàn)工況，對其底盤襯套多目標(biāo)優(yōu)化前進(jìn)行襯套靈敏度分析，識別底盤襯套靈敏點，并與襯套設(shè)計工程師確認(rèn)哪些襯套可進(jìn)行優(yōu)化，優(yōu)化的范圍值是多少，可以有效避免重復(fù)性工作。本文進(jìn)行計算的某新能源車型前懸使用麥弗遜獨立懸架，后懸為多連桿獨立懸架。

1" 路噪計算模型的基本構(gòu)成

整車CAE仿真為車型縮短了開發(fā)周期，其可在設(shè)計階段識別問題，解決部分問題點，并對整車路噪有著初步的判斷，為后期實車調(diào)試提供依據(jù)以及調(diào)試方向。

路噪模型的組成有整車模型和聲腔模型。整車模型分為TB內(nèi)飾車身、系統(tǒng)間連接總成、底盤和動力4部分。TB內(nèi)飾車身包含白車身、閉合件（四門兩蓋）、內(nèi)外飾、車身附件、電池包；底盤包括懸架系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)、制動系統(tǒng)；動力總成為動力系統(tǒng)；連接總成包括螺栓、軸承、鉸鏈、襯套。其模型示意如圖1所示。

依據(jù)前期開發(fā)數(shù)據(jù)，依次建立各系統(tǒng)，組合成整車?，F(xiàn)行業(yè)已有規(guī)范的建模流程，在此不進(jìn)行贅述。整車完成建模后進(jìn)行整車模態(tài)分析，根據(jù)計算結(jié)果，分析模態(tài)值是否合理，模型連接是否正確，可為檢查整車模型提供有效依據(jù)，一般整車一階剛體模態(tài)在10Hz以內(nèi)，圖2為某新能源整車剛體模態(tài)。聲腔一階模態(tài)如圖3所示，也可通過模態(tài)判斷聲腔建立是否正確，以及做模態(tài)避頻。

2" 路噪產(chǎn)生機(jī)理

整車路噪產(chǎn)生機(jī)理如圖4所示。路噪激勵源為路面，屬于固有激勵源，在特性上不可改變；傳遞路徑為力與傳遞函數(shù)，車噪聲主要是力與噪聲傳函傳遞引起車身板件拍打車內(nèi)聲腔所引起，故在路噪優(yōu)化時可對力或者噪聲傳遞函數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，對降低路噪均有明顯效果。

路噪計算的公式如下，本文襯套優(yōu)化主要是對Force進(jìn)行優(yōu)化。

P=NTF×Force×A（1）

20log=20log（）+20log（Force×A）（2）

式中：P——聲壓；NTF——噪聲傳遞函數(shù)；Force——力；A——對其進(jìn)行A計權(quán)轉(zhuǎn)換。

3" 路噪峰值

路噪仿真工況基于水泥路面以60km/h勻速行駛，對某新能源汽車進(jìn)行輪心載荷的采集，用于CAE計算整車路噪。將實測的輪心載荷經(jīng)過分解對比，生成CAE仿真工況，計算整車路噪曲線，路噪通過結(jié)構(gòu)傳遞范圍為20～400Hz，而CAE計算較為準(zhǔn)確的頻率范圍為20～300Hz。圖5為某新能源整車路噪仿真曲線，目標(biāo)設(shè)定為50dB。由圖5可知100Hz、150Hz左右峰值為車內(nèi)噪聲過大主要原因。

4" 路噪底盤襯套靈敏度分析

襯套不僅是將底盤與車身連接在一起，它還有一個作用就是隔振，將輪胎上受到的力進(jìn)行緩沖，起到隔振效果。由路噪的原理可得，優(yōu)化力可對襯套進(jìn)行優(yōu)化，襯套優(yōu)化最有效的方式便是襯套靈敏度，襯套靈敏度分析可針對多個襯套，也可針對單個襯套，為襯套優(yōu)化提供了有效的方向。

4.1" 底盤襯套構(gòu)成

本文分析的某新能源汽車前懸麥弗遜懸架共有5個襯套，分別為前減振器連接車身點、前懸前/后擺臂連接副車架點、副車架前點連接車身點、穩(wěn)定桿安裝在副車架上的點。后懸多連桿獨立懸架有10個襯套、后橫臂內(nèi)/外連接點、后縱臂連接車身點、后懸上臂內(nèi)/外連接點、后懸下臂內(nèi)/外連接點、減振器上/下安裝點、穩(wěn)定桿連接副車架安裝點。

4.2" 襯套靈敏度分析

本次分析對全車襯套進(jìn)行，針對后排150Hz附件的頻率進(jìn)行優(yōu)化，對其進(jìn)行靈敏度分析并在約束條件下找到最優(yōu)解，基于路噪超目標(biāo)峰值，將襯套參數(shù)作為設(shè)計變量，襯套更改約束系數(shù)值設(shè)置為0.2～2，說明本次襯套優(yōu)化下極限系數(shù)為0.2，上極限系數(shù)為2。建立2個響應(yīng)變量，作為約束變量跟優(yōu)化目標(biāo)：①后排響應(yīng)點；②整車質(zhì)量。建立約束變量，約束為上一步建立的響應(yīng)①優(yōu)化目標(biāo)，選擇上文建立的整車質(zhì)量作為目標(biāo)，約束過程中整車質(zhì)量不變。

提交分析得出對后排150Hz優(yōu)化結(jié)果敏感主要為以下5個襯套，整理情況見表1與表2。

4.3" 襯套靈敏度結(jié)果分析

由仿真結(jié)果可得，對于后排150Hz起較大作用的襯套為前懸擺臂后襯套、后懸橫臂內(nèi)襯套、后懸縱臂襯套、后懸下臂內(nèi)襯套、后懸上臂內(nèi)襯套。將靈敏度分析結(jié)果帶入模型中，方案對比頻譜結(jié)果如圖6所示，全頻段均有所改善，目標(biāo)峰值150Hz下降明顯，較優(yōu)化前下降5dB，與優(yōu)化目標(biāo)一致。

5" 結(jié)束語

本文通過對底盤襯套進(jìn)行靈敏度分析，在合理范圍內(nèi)，是一種有效、快速地將襯套屬性控制在對路噪有好處范圍的分析方法，能為襯套前期開發(fā)提供有效依據(jù)，也為后期襯套調(diào)試提供合理方向。

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（編輯" 凌" 波）