基于LMS Test.Lab动力吸振器在整车振动噪声控制中的应用

本文基于LMSTest.Lab旋转机械特征信号测试与分析手段，运用模态试验、工作变形（ODS）试验等分析方法对某皮卡车进行减振降噪测试、分析，得出后桥俯仰（Pitch）振动是引起车内低速轰鸣声（Booming）主要根源。试验证明，动力吸振器能够有效地解决车内低速轰鸣声（BoomingNoise）的问题。

1 前言

   汽车制造业是我国国民经济发展的支柱企业，汽车行驶时所产生的振动与噪声是评价汽车性能的重要指标之一，同时它直接影响着乘客的乘坐舒适性和行驶的安全性。目前，随着汽车技术高速地发展，车辆振动噪声性能越来越受到广大汽车厂商和顾客的重视，并已成为影响许多厂商核心竞争力的一部分。车型不仅涉及客车，而且涉及到轻型货车，特别是皮卡车型竞争异常激烈。

    本文以某皮卡车为例，通过采用LMSTest.Lab系统对该皮卡车噪声问题进行分析诊断，找到问题根源：车内轰鸣声（BoomingNoise）主要是由于后桥振动引起的。针对此问题，提出利用动力吸振器控制皮卡车后桥的振动，使得后桥振动明显降低，并最终解决了车内轰鸣声（BoomingNoise）问题。该方法为今后解决类似的整车噪声问题提供一种借鉴。

2整车噪声问题诊断

   某皮卡车在实际道路加速工况下，存在严重的低速轰鸣声，造成驾驶员及乘员非常不舒服，市场上抱怨很大，严重的影响了销售。鉴于此，采用LMSTest.Lab系统对该皮卡车噪声问题进行测试，实测车内驾驶员右耳噪声如图1所示。

    图1加速行驶时驾驶员耳旁Overall噪声及其阶次order噪声

   由图1可以知道，车辆在加速行驶时，低速轰鸣声主要是由其二阶噪声引起的，见图中绿色虚线所示。经过对进气噪声、排气噪声和发动机表面辐射噪声阶次分析，如图2所示，依次排除发动机、进气系统以及排气系统的影响。这说明了此低速轰鸣声主要来源于结构声传递，而非空气声传递引起的。

    图2加速行驶时发动机及进、排气2阶噪声

   接着，对噪声结构传递途径测试分析，如：动力总成悬置系统、传动轴等，最终发现后桥Z向振动较大，且主要表征在二阶振动上，如图3所示，这与车内轰鸣声在阶次上是相吻合的。

    图3加速行驶时后桥Z向振动

 图4显示后桥模态试验动画截图，频率为44.8Hz，该频率模态振型为俯仰，这与后桥Z向振动重合，且模态频率44.8Hz也处在二阶激励频率范围内，这说明后桥在低速行驶存在共振现象。图5所示后桥ODS试验结果也印证了这一分析结论。

   通过上述分析，可以得出加速行驶时车内轰鸣声主要是由后桥二阶Z向振动引起的，后桥二阶Z向振动传至车身，引起车身剧烈振动，从而导致车内轰鸣声。

    图4后桥模态试验

    图5后桥ODS试验

3动力吸振器在整车上应用

   根据以上分析，同时基于动力吸振器原理，设计一种动力吸振器，通过优化确定了动力吸振器的质量、阻尼、刚度等参数，该动力吸振器的动态相应曲线如图6所示。该动力吸振器的固有频率为43Hz，与后桥模态频率44.8Hz比较接近。动力吸振器安装于该皮卡车后桥，再次进行试验，试验结果如图7、图8所示。

    由图7和图8可知：

   1）后桥加装动力吸振器后，后桥Z向振动峰值有明显降低，其中二阶振动峰值衰减量约为9dB，减振效果非常显著；

   2）后桥加装动力吸振器后，驾驶员耳旁噪声降低6dB(A)，降噪效果明显。

    图6动力吸振器动态响应曲线

    图7后桥振动改进效果

    图8 车内驾驶员耳旁噪声改进效果

   经相关人员对改进样车进行试乘试驾主观评价，主观评价结果表明：加装动力吸振器后，车内加速时低速轰鸣声消除，乘坐舒适性明显改善。

4结论

    本文针对某型皮卡车加速时车内低速轰鸣声问题，基于LMSTest.Lab试验诊断与分析技术，运用模态试验、工作变形（ODS）试验等分析方法对某型皮卡车进行减振降噪测试、分析，得出后桥俯仰（Pitch）振动是引起车内低速轰鸣声（Booming）主要根源。在此试验分析基础上，设计一种动力吸振器，并将其应用于该皮卡的动力传动系统中。试验证明，动力吸振器能够有效地解决该皮卡车车内低速轰鸣声（BoomingNoise）的问题。