车辆驾驶室内噪声建模及分析

    辆驾驶室内噪声，特别是低频噪声，易引起驾驶员疲劳，造成重大事故。随着社会的进步，人们对车辆乘坐舒适性提出了更高的要求，许多噪声分析方法被提出：文献[1]采用实验的方法，得出振动源到室内噪声的传递函数并以此作噪声源识别，该方法比较直观，但对于后续分析比较困难；文献[2]建立整车流固耦合有限元模型，在考虑发动机激励和路面激励下计算各板件声学贡献量，通过改进贡献大的板块来降低车内噪声。但该方法未考虑室外噪声源的影响，对于室外噪声较大的工程车辆有一定的局限性；文献[3]通过建立车辆有限元模型并作灵敏度分析，对分析中的峰值频率处计算模态参与因子及板块声学贡献量，得到各部件对室内噪声影响特性。上述方法中，实验的方法比较直观，但对于比较复杂的系统，为了分析透彻，必须做大量实验，消耗大量人力物力；虚拟仿真的方法对实验依赖性较弱，但鲜有考虑实验噪声源的影响。本文以某水泥方法建立驾驶室仿真模型，较全面的模拟各种影响因素通过不同途径对车内噪声产生的影响。研究噪声分别在外部声场—结构—内部声场（空气传声）和结构—内部声场（结构传声）中的传递特性。

    1 车辆工况分析

    1.1 驾驶室噪声源分析

    该车辆密闭性较好，没有明显缝隙存在，但室内感觉比较沉闷。取其室内驾驶员右耳处为测点测得其噪声值大小，传声器布置按测试标准（GBT18697-2002）布置，具体测点位置如图 1 所示，同时，考虑到该车辆常用车速为1 600 r/min，在此，主要分析发动机转速为 1 600 r/min 时室内噪声特性，测量时车辆发动机以 1600r/min 转速空转，搅拌桶停转。图2为测量所得三分之一倍频谱，不考虑人听不见的频段（小于20 Hz），从图中可看出室内噪声能量主要集中在20～1 000Hz内，按各频段幅值平方计算能量，该频段占总能量的90 %以上，说明其能量主要集中在中低频以下，这也是室内沉闷的主要原因，同时为了减少不必要的工作量，只在20～1 000 Hz 频段对噪声进行分析。对于一个相对密闭的系统，该车辆室内噪声的产生主要有两个途径：1）驾驶室室外噪声源噪声通过驾驶室结构透入室内产生噪声；2）振动源振动激励通过结构传递到驾驶室，导致驾驶室振动，辐射噪声。通过实验和对该车辆结构分析发现，其驾驶室室外噪声源主要有发动机、减速箱、风扇、排气管。图 1显示各噪声源及振动源测点分布图。噪声源中，除驾驶室员耳旁及排气管测点分别分布在驾驶室左侧和右侧外，其余均分布在驾驶室中轴面上。测量时，分别用声级计和传声器，采用近场测量法，并使发动机转速稳定在 600 r/min，搅 拌 桶 停转时测量车辆怠速时的噪声，同时为了尽量避免各噪声源的相互影响，在测量时在测点四周布置隔声装置，各测点所测噪声值三分之一倍频谱如图3所示。