路面噪声预测技术

    0 引言

    近年来，由于市场竞争激烈，汽车的振动噪声等乘坐舒适性越来越受到重视，新车的开发周期也越来越短。汽车高速行驶时的路面噪声对整车噪声的贡献量最大，而包括轮胎在内的悬架减振系统对控制路面噪声是非常有效的。因此，在开发的初期选择悬架系统时，需要预测其对路面噪声的影响，以准确把握车辆的性能。

    为了预测路面噪声，需要得到路面传递给车身的激励力。但是，路面噪声是由路面非周期性的激励力产生的，在进行数值模拟时，难以精确地输入激励力。在工程上，一般是通过试验的方法来测定车轴位置的激励力。但是这种方法有以下两点难点：

    (1)依赖于悬架的特性。

    (2)测量实验条件难以保证。

    因此，在悬架的选择阶段难以适用。基于此，一种新的定义，即等价路面粗糙度在工程上得到了推广。该数据容易获得，不依赖于悬架的特性，主要取决于轮胎的类型及路面的种类。以其为激励源，对路面噪声进行预测，其计算有效性得到了确认。

    1 等价路面粗糙度的定义

    1.1 定义方法

    如图1所示，以安装195/60R₁₅轮胎的半托臂悬架为对象进行等价路面粗糙度的定义。测量点为图中的点P。点P的振动加速度为{VxVyVz}，它等于路面传递给轮胎的激励力与轮胎接地面到点P的振动传递率的乘积。此处，路面带来的激励力是关于频率的位移函数{DxDyDz}，有如下关系式：

    从接地点到点p的振动传递率矩阵。

    对式（1)进行变换，接地点到点p的振动对角线矩阵可以表示为：

    此处，假设路面传来的激励力的各方向成分之间不相关，如DxDy*=0。

    1.2 计算结果的验证

    图2所示为以车速50km/h行驶时加速度能量谱。图3是在静止状态下轮胎接地面全体同时加振时从接地点到点P的振动传递率。基于这些数据而计算出来的路面粗糙度如图4所示。从这些图中可以看出，Z方向的等价路面粗糙度同其他方向相比幅值高，对路面噪声的贡献量最大。

    图4 等价路面粗糙度

    为了对以上计算结果进行验证，对图1中所示的Q点振动按照公式(4)进行计算，其计算结果如图5、图6、图7所示。