众泰汽车工程研究院 浙江杭州 310018
摘要：利用CAE模态、NTF仿真分析，结合公司某车型实车测试验证，对汽车在加速、减速过程中车内出现轰鸣主要影响因素确定及方案进行探讨。
关键词：汽车；前顶梁；轰鸣；模态；NTF；VTF
1 前言
随着国民生活水平的提高，汽车作为出行工具已经进入寻常百姓家。作为普通消费者可直观感受的汽车NVH性能（Noise噪声、Vibration振动和Harshness声振粗糙度）备受顾客和汽车厂商关注，好的NVH性能给顾客带来安静、舒适的驾乘感受。
轰鸣主要是由于空腔受到的激励与空腔的模态发生耦合，产生共振，从而发出较大的声音，车内轰鸣主要是由于与声腔包围的板件振动与声腔模态耦合，当振动被车上的某些部件的振动放大后，导致车身板件振动大，激起声腔模态所致。
2 汽车前顶梁结构
汽车前顶梁处由顶盖外板及U型截面前顶梁构成封闭腔体，其结构强度、刚度好，能承载前风挡玻璃和前顶灯、顶棚的安装固定。是整车扭转刚度、模态的重要受力件。顶棚局部模态一般要求达到45Hz以上。某车型前顶梁结构如图1所示：
图2 轰鸣影响因素确定
3.2 原因分析
通过前期CAE分析及实车试验，发现前顶梁局部模态也在50Hz左右，与1500rpm时发动机二阶频率耦合是出现轰鸣声的重要原因。发动机的激励通过悬置，传递到车身，通过车身钣金内部不同路径传递到车身各部位，在前顶梁处模态耦合引起激励放大。
图5 CAE分析
3.3.3.不同规格质量块效果分析
1）在44~54Hz范围：加1.5kg质量块对前、后排噪声改善效果，与加2kg的效果相当；
2）在41~44Hz范围：对于前、后排噪声，加2kg效果优于加1.5kg效果；
3）加1kg质量块，对前后排噪声在41~44Hz范围改善效果不明显；
综上，几种不同规格质量块效果，加2kg为最佳方案。
图7 实车验证
3.3.4.样车验证效果
根据CAE分析结果，制作2.0Kg、1.5Kg、1.0Kg三种不同重量质量块样件安装在前顶梁中部，进行不同工况加速、减速声压测量：
1）2.0Kg质量块加速、减速工况1500rpm前、后排均有明显改善；
2）1.5Kg质量块加速1500rpm后排噪声有明显改善，减速1500rpm前排噪声有明显改善；
3）1.0质量块加速1500rpm前排噪声有明显改善，减速1500rp前、后排噪声无改善。
可见实车验证结果与仿真分析基本一致。
4 案例总结
案例通过车内人耳位置声压测量，发现发动机转速1500rpm时前后排存在轰鸣声，通过加质量（沙袋）确定主要影响因素为风挡前顶梁结构；再通过CAE模态、NTF、VTF声压模态等仿真分析确定原因及工程优化方案；最后实车验证检验方案有效性，形成闭环。是当前阶段解决汽车前顶梁轰鸣问题的思路、途径之一，可以加以推广应用。
在上述方案验证同时，实车还验证了顶盖外板加阻尼板、增强贴片、前顶梁加Damper（阻尼器）等方案进行验证，最终加阻尼板、增强贴片都没有效果，前顶梁加对应频率的Damper（阻尼器）也可解决轰鸣问题。与加质量块比可以更轻，但成本上没有优势。
5 结论
本文主要通过对汽车前顶梁轰鸣案例的解析，为类似问题提供一个切实可行的解决思路和方法。但我们需要思考：能否在前期通过CAE仿真等手段在设计阶段提前规避解决问题？
参考文献：
[1] 张剑，基于OptiStruct的车内轰鸣声分析研究.Altair 2015 HyperWorks 技术大会论文集
[2] 庞剑等编，《汽车噪声与振动》.北京理工大学出版社，2006
[3] 靳晓雄，张立军 汽车噪声的预测与控制. 同济大学出版社
[4] 梁映珍，基于传递路径分析的车内噪声研究［D］.［硕士学位论文］.上海同济大学汽车学院
[5] 霍俊焱等，NTF技术在车辆NVH性能开发中的应用.中国汽车技术研究中心
论文作者:陈胜
论文发表刊物:《防护工程》2019年11期
论文发表时间:2019/9/20
标签：顶梁论文; 噪声论文; 轰鸣论文; 汽车论文; 后排论文; 模态论文; 质量论文; 《防护工程》2019年11期论文;