(1)路面噪声分析
1)路面的凸凹不平与路面噪声。
a)周期性凸凹不平路面。在一些防滑路或铺石路面上,一定间隔的凸起,会带给轮胎频率周期一定的激振力,进而造成车室内的振动及噪声。激振力的频率与车速及凸起间隔距离有关,可以按照下式来推算:
f∝v/P (6.23)式中,f为激振力的频率;v为车速;P为凸起的间隔。由车速及凸起间隔决定频率的起振力,通过轮胎及悬架系统传达到车身。
b)随机性凸凹不平路面。在砂石路面、沥青路面或者是混凝土路面上,如果存在一些小粒的石块,就会带给高速通过的汽车轮胎垂直方向的激振力。该激振力的频率是不定的,从低频到高频都有可能。
c)脉冲激振力路面。在沥青或混凝土铺装路面上,间隔一段距离就会有一处接缝,会带给汽车脉冲式的激振力。该激振力的频率与车速及接缝之间的距离有关:
f∝v/L (6.24)
式中,f为激振力的频率;v为车速;L为接缝的间隔。
因此,在脉冲激励引起轮胎—悬架—车身的振动以及与车速相关的振动激励综合作用下,在车内产生噪声。
为了掌握其发生原理,将车轴固定,越过半径为10mm的半圆形凸起时车轴的上下、前后方向的冲击激励如图6-44所示。

图6-44 车辆驶过10mm凸起时轮胎的冲击力(车轴固定)
另外,对于铺装路面上的具有一定间隔(P)的路面接缝,如a)中所述,因为间隔P较长,所以会发生高车速时的低频振动问题。
对于如上所述的各种路面噪声,在频率范围内开展了有针对性的研究。
2)车轴处振动激励。路面噪声(车内噪声)的结构传播成分是由路面对滚动中的轮胎施加位移激励而产生的。轮胎与地面接触部位的胎面橡胶会产生复杂的变形,在这个位置直接测试激励是十分困难的。因此,根据测试行驶中的车轴驱动点(车轴中心)的振动加速度和同一位置的振动传递函数(去除轮胎),使用间接的方法来得到等价的激励。车轴处的振反激励可以使用下式计算。
Ft=HA/F-1Ahub (6.25)
式中,HA/F为车轴驱动点的传递函数3×3行列式;Ahub为车辆行驶时簧下振动加速度矢量。(https://www.daowen.com)
在转鼓上测试得到试验车左后车轴附近的振动加速度和通过激振试验得到驱动点传递函数后,根据式(6.25)计算即可得到车轴处的激励。
为了验证计算结果,使用车轴激励点的声学传递函数和求得的车轴处激励,根据下式合成车内噪声,并与试验测试得到的车内噪声结果进行对比,如图6-45所示。
Pi={Hp/f}T{Ft} (6.26)
式中,{Hp/f}为车轴驱动点的声学传递函数矢量;Pi为成分声压。

图6-45 车内噪声合成结果
对比结果显示,在150Hz以上的范围内噪声频谱的倾向较为一致,但是在130~150Hz附近出现了一个实际上不存在的峰值。对该峰值进行调查,得知是驱动点的传递函数矩阵的值在这个频率附近急剧下降造成的。
而使用悬架单体的FEM模型进行相同的矩阵计算时却没有发生上述现象,认为是由于某种因素破坏了矩阵各个元素的独立性。对于这种矩阵接近于特异状态(ill-condition),对实测的噪声结果影响很大,因此形成了逆矩阵值的虚假峰值。为了避免上述问题,使用高斯消去法以特异值分解法代替矩阵直接演算,将某个阈值以下的特异值视为零,成功地抑制了对特异状态(ill-condition)的影响。以下是根据特异值分解法进行的逆矩阵演算。
HhA/F=HA/F=UAUh
H-1A/F=UA-1UhHhA/F (6.27)
式中,U为正规直交固有矢量;A为固有对角矩阵。
利用特异值分解法进行逆矩阵演算,将接近于零的固有模态的对角项假定为误差项并置换为零。根据该方法合成的车内噪声及实测结果如图6-46所示。

图6-46 基于特异值分解法的车内噪声合成结果