某乘用车车内噪声与方向盘振动分析与改进

对某MPV样车(多功能乘用车)进行整车NVH测试,结果表明怠速工况下空调开启时的车内前排噪声和方向盘振动不满足设计要求。通过传递路径分析方法进行试验排查,发现该工况下,车辆前围板(膨胀阀安装位置)在发动机第4阶频率处振动异常是问题的主要原因。经过进一步验证,确定需对样车前围板进行结构改进。接下来通过有限元分析方法对前围板进行结构仿真优化,并在样车上进行优化后的试验验证。试验结果证实优化方案可行,车内前排噪声和方向盘振动得到有效控制。     

工况传递路径分析用于辨识车内噪声源

为了在不拆除耦合部件情况下,实现车内噪声辐射源和振动激励源快速辨识,应用工况传递路径分析方法建立车内噪声传递多输入、单输出模型。进行偏奇异值分析辨识出车内噪声主要辐射源和振动激励源,计算各条传递路径对车内噪声贡献量,并且将目标点合成噪声与实测噪声进行对比。在定置怠速工况下通过拆除某路径后预测噪声与实测噪声对比,验证模型正确性。该方法不限具体车型,可以广泛地应用于车内噪声传递路径分析。     

内燃机噪声优化对车内声学的影响研究

提出了内燃机结构辐射噪声的仿真与优化方法,评价了内燃机噪声优化前后车内噪声的变化。建立了内燃机和前围板的有限元模型,通过模态分析验证了模型的精度。采用柔性多体动力学方法计算了内燃机的振动响应,并结合边界元算法得到了结构辐射噪声。完成了机体的结构优化,通过提升刚度使整体模态频率与激励峰值频率分离,从而降低机体结构响应,减小辐射噪声。搭建了内燃机与前围板的声学耦合模型,计算得到经机体结构优化前后的内燃机辐射噪声通过前围板后进入车内的声功率。结果显示,机体的优化方案大幅降低了其辐射噪声,从而减小了整机的辐射噪声。研究内燃机噪声与车内噪声的传递路径后,发现车内噪声有了明显的下降,从而证实了优化设计的可行性和有效性。     

基于OTPA方法的挖掘机驾驶室结构噪声源识别

工况下传递路径分析方法(OTPA)是在传统TPA方法的基础上改进而来的。目前OTPA方法已经广泛应用于工程机械领域振动信号之间的传递特性分析中,而在振动和噪声信号之间的应用较少。应用OTPA方法,以发动机振动为主要激励源进行分析,研究某型液压挖掘机的驾驶室耳旁结构噪声,并采用奇异值分解技术对输入信号进行处理。通过对比合成信号和实测信号,验证OTPA方法的有效性。通过各路径的噪声贡献分析,对降噪措施提出建议。     

冰箱侧壁振动传递路径分析试验研究

某型冰箱振动较大,为明确振源及其主要传递路径,采用振动传递路径分析方法进行测试分析,本文介绍频域法传递路径分析的原理和传递函数及激励力的测量方法,试验结果找到了对冰箱侧壁振动贡献最大的激励源和传递路径,根据分析结果对冰箱底板改进设计后冰箱侧壁振动降低,验证了传递路径分析方法对振动源识别和贡献分析的可靠性。     

传递路径分析在结构设计中的应用

传递路径分析是一种结构振动性能优化、故障诊断、结构振动性能评估的有效方法和手段。在原理台架上进行的传递路径分析研究中,简要阐述了传递路径分析方法的原理及其特点,将试验结果与仿真分析相结合,对比验证了结果的可行性和有效性。在原理台架上分别对4种改进设计结构进行传递路径分析,最终确定一种合理的结构。分析结果表明,传递路径分析法能有效的找出结构振动传递路径,从而在路径上进行控制结构的改进,为有效的降低结构振动提供依据。     

乘用车油箱的燃油晃动噪声工况传递路径分析

汽车刹车之后油箱的燃油晃动噪声会引起车内驾驶员和乘客的不适;为了研究乘用车油箱晃动噪声的传递特性,采用工况传递路径分析方法,对某型号油箱进行研究。根据油箱的安装方式,以油箱的安装部件绑带和减振垫作为结构噪声传递路径,建立工况传递路径分析(OTPA)模型;对比车内噪声信号的计算值与实测值的频谱,发现两者吻合的很好,从而验证了模型的正确性;根据OTPA模型,计算出各路径的传递噪声贡献。通过分析结构路径振动加速度频谱和传递函数频谱,提出了改进燃油晃动噪声问题的方法。     

滚动轴承支承的齿轮传动轴-板耦合结构功率流传递特性研究

针对影响机械设备整机工作性能的齿轮箱系统动态特性,通过对齿轮箱系统振动噪声的产生机理及传递路径分析,建立轴系传动系统中典型组合结构—板-滚动轴承-齿轮轴-滚动轴承-板耦合系统的动力学模型,并应用子结构导纳法推导计算通过滚动轴承传递到箱板振动功率流的模态解。考虑到模态解的模态密集性,据统计能量分析原理,研究齿轮轴-滚动轴承-板耦合结构的耦合损耗因子的估算方法,统计能量分析与模态解的结果显示,吻合性较好。对振动能量通过滚动轴承传递的特性及影响因素进行研究分析,为齿轮箱系统减振降噪设计提供理论依据。     

基于振动功率流的板-壳耦合结构振动传递特性研究

为探究板壳间的振动传递机理,建立一种L型板-圆柱壳耦合结构有限元模型,并结合有限元理论给出板壳间振动传递功率的计算方法。利用ANSYS计算板-壳耦合结构的振动传递功率,分析L型板夹角、板长、板厚及激励等因素对结构振动传递的影响。研究发现,可以通过减小L型板夹角、增大板长和板厚、合理调整激励方向及位置等方式降低结构振动传递功率,减小板壳间振动传递的能量,改善结构的振动传递特性。     

舰船瞬态噪声激励源传递路径识别方法研究

为了有效地控制舰船瞬态噪声,主要从两个方面考虑:激励源和声传播,降低激励源能量,隔绝或减小振动、噪声和激励力的传递途径,而激励源传递路径识别的目的就是评判激励源振动能量传递的主次,进而为减隔振方案的实施提供依据。由于舰船瞬态噪声产生的方式和途径多种多样,加之机械噪声的干扰,致使瞬态噪声激励源及传递路径的判别难度较大,为此,通过开展线谱提取技术、主分量分解和短时相关函数等算法的研究,结合振动-声传递路径的物理模型,从信息相似程度的角度,形成舰船瞬态噪声激励源传递路径识别方法,通过仿真研究给出方法的理论可行性,并以实船为试验平台,开展复杂结构的瞬态激励源传递路径识别试验研究,利用建立的瞬态噪声激励源识别方法,构建激励源振动至辐射声的物理模型,采用从外往内逐层分解的分析方式,准确获取了瞬态激励源振动至辐射声的主要传递路径,验证了该方法的工程有效性和实用性。     

基于阶次和传递路径分析的电驱动总成对车内噪声影响

为了探究电驱动总成对车内噪声的影响,对某纯电动汽车进行急加速工况下的试验研究。基于阶次分析确定车内噪声与电驱动总成振动噪声之间的关联,并识别电驱动总成对车内噪声影响较大的激励;基于奇异值分解改进的工况传递路径分析（Operational Transfer Path Analysis,OTPA)方法,分析对车内噪声影响最大的激励通过结构路径和空气路径对车内噪声的贡献情况。结果表明由空间0阶径向电磁力引起的频率24阶激励和48阶激励对车内噪声影响较大,其中24阶激励影响最大。在低转速区间,24阶振动激励和24阶声学激励通过结构路径对车内噪声贡献和通过空气路径基本一致;在中高转速区间,24阶声学激励通过空气路径对车内噪声贡献较大;在高转速区间,24阶振动激励通过后悬置Z方向结构路径对车内噪声贡献较大。研究结果从激励源和传递路径两个方面为降低纯电动汽车车内噪声指明方向。     

基于加权正则化的火箭发动机振动传递路径分析

为了给火箭发动机振动控制提供依据,需要对受到多源激励的发动机进行振动传递路径分析,其主要包括载荷识别和贡献量分析两个环节。为了准确识别发动机多源激励载荷并提供可靠的振动贡献量分析结果,提出一种基于加权正则化的改进传递路径分析技术。首先,推导出了载荷识别相对误差上界,并利用加权矩阵和贝叶斯理论提高载荷识别精度,并基于此提出改进的传递路径分析理论。然后,进行某发动机地面振动试验。最后,根据所提的加权正则化载荷识别理论和参考点响应数据识别了多源激励,并计算分析了不同振源在目标点的振动贡献量。分析结果表明,相较于传统传递路径分析技术,所提方法能更准确地识别多源激励,提供更可靠的振动贡献量分析结果。     

基于悬置刚度法的客车方向盘怠速振动传递路径分析

为更加准确识别某中型客车怠速工况下的方向盘振动来源,提升传递路径分析精度,文中总结了基于悬置刚度法分析振动传递路径的基本方法,并以该车方向盘为研究对象开展方法验证。首先,通过计算该车悬置软垫预载力、对已有的悬置软垫数据进行多元回归拟合以及整车方向动刚度转化计算出该悬置软垫实际动刚度;其次,测试系统水平频响函数以及激励点与响应点的加速度信号;再次,用基于阻抗矩阵法TPA所得的结果以及实测结果作为标杆进行对比,比较结果显示悬置刚度法TPA具有较高的精度。传递路径分析结果表明排气系统X向振动对方向盘怠速振动贡献量最大。断开发动机与排气系统连接,发现方向盘怠速振动加速度明显降低,进一步验证了基于悬置刚度法的传递路径分析结果的可靠性。上述分析结果可为车内振动的传递路径分析提供借鉴。     

高级传递路径分析方法在车内噪声控制中的应用

与传统的传递路径分析相比,高级传递路径分析(Advanced Transfer Path Analysis,ATPA)无需进行载荷识别,是一种兼具精度与效率的新型传递路径分析方法。基于ATPA的理论,以某SUV车型为例,通过试验得到的总体传递率函数计算各子系统对目标点的直接传递率函数,再结合测得的工况响应信号进行响应合成与贡献量分析。结果表明:该车车内噪声的贡献源排序前三依次是前风挡,前右悬架减震器Z向和发动机辐射噪声。最后通过针对性的优化措施,使车内噪声降低2.9 d B(A),驾驶座噪声的实测结果验证了ATPA方法的准确性。     

基于结构动力学修改技术的传递路径分析方法

针对传统传递路径分析(TPA)方法的局限性,提出一种基于结构动力学修改技术的传递路径分析方法。该方法通过系统频响函数预测被动部件频响函数,结合工况数据识别耦合力,实现路径贡献量分析。采用数值案例对该方法进行演示,验证其理论的正确性。针对轿车车身振动问题进行应用研究,选取发动机悬置安装点加速度和车内底板处加速度作为振动传递分析的研究对象。结果表明,该方法预测的被动部件频响函数与试验测试值吻合,可以在不拆分系统的情况下得到与传统TPA精度相仿的分析结果,验证了方法的工程可行性和应用简便性,为开展轿车车身NVH性能分析提供可借鉴的新方法和途径。     

不同激励下双层底振动传递特性研究

为了控制结构振动引起的船舶辐射噪声,截取某型舰艇的机舱双层底并按比例缩减,建立了双层底结构的有限元模型,以舱室辅机设备离心泵机脚振动加速度作为单激励,离心泵与激振机激振力代表多激励,在20-400Hz频段内对单激励与多激励下双层底结构的频率响应进行分析,并计算了底桁和实肋板的结构声强,根据各实肋板和底桁的声强贡献度及声强矢量图对峰值频率的主要传递路径进行辨识排序;以此为基础在主要传递路径上布置阻振质量块,用声学边界元方法计算了双层底结构的远场辐射声,以研究频段内合成辐射声功率级为评价指标验证减振措施的可行性。研究发现双层底结构在单激励和多激励下的主要传递路径都位于激励侧下方,单激励变成多激励后系统的最大响应峰值频率由33Hz变成87Hz,底桁和实肋板的Y向结构声强和增大一个数量级;在主要振动传递路径布置阻振质量使双层底结构的声辐射减少了8.2dB。     

基于振动传递率函数与统计假设检验的海洋平台结构损伤识别研究

由于受激励未知、测量噪声及建模误差等因素影响,基于振动的结构损伤识别结果存在明显不确定性。 为此,利用振动传递率函数和统计假设检验进行结构损伤识别研究。用结构损伤前后加速度响应计算振动传递率函数; 用主成分分析（ＰｒｉｎｃｉｐａｌＣｏｍｐｏｎｅｎｔＡｎａｌｙｓｉｓ,ＰＣＡ）提取结构损伤前后振动传递率函数的第一阶主成分作为正态总体样 本;用多元统计分析中Ｆ检验法进行假设检验分析以达损伤识别目的。该方法无需激励信息,具有一定抗噪声能力,适合 处理激励未知、测量噪声等因素引起的不确定性问题。通过海洋平台结构数值模拟及振动台模型试验验证该方法的可 行性。     

不同激励下双层底振动传递特性研究

为了控制结构振动引起的船舶辐射噪声,截取某型舰艇的机舱双层底并按比例缩减,建立双层底结构的有限元模型,以舱室辅机设备离心泵机脚振动加速度作为单激励,离心泵与激振机激振力代表多激励,在20 Hz～400 Hz频段内对单激励与多激励下双层底结构的频率响应进行分析,并计算底桁和实肋板的结构声强,根据各实肋板和底桁的声强贡献度及声强矢量图对峰值频率的主要传递路径进行辨识排序;以此为基础在主要传递路径上布置阻振质量块,用声学边界元方法计算双层底结构的远场辐射声,以研究频段内合成辐射声功率级为评价指标验证减振措施的可行性。研究发现双层底结构在单激励和多激励下的主要传递路径都位于激励侧下方,单激励变成多激励后系统的最大响应峰值频率由33 Hz变成87 Hz,底桁和实肋板的Y向结构声强和增大一个数量级;在主要振动传递路径布置阻振质量使双层底结构的声辐射减少了8.2 dB。     

时域工况传递路径分析方法

针对非稳态工况振动噪声的传递路径分析需求,将频域工况传递路径分析方法推广到时域,利用指示点和目标点的时域工况数据实现路径分解,提出了时域工况传递路径分析方法。利用时域传递率函数建立了目标点与指示点时域工况数据的卷积关系,并将其离散化后以矩阵方程的形式表示,然后采用Tikhonov正则化求解,即可利用不同工况下目标点和指示点的时域响应数据计算出时域传递率函数,能进行振动噪声的分解和预测。通过九自由度集中质量块模型仿真与简易车身骨架模型试验进行检验,结果表明所提出的方法具有较好的精度,可以准确地进行时域传递路径分析,并能准确预测目标点在非稳态工况下的响应。     

超大型油轮降噪设计主传递路径族灵敏度方法

针对振动噪声传递路径降噪设计是提高船舶声学性能的有效措施之一。目标舱室振动噪声传递路径并不唯一，其中多条主要路径传递了大部分振动与噪声能量。利用作者提出的基于声振熵概念及图论中K则最短路径理论的声振熵赋权图法，能够快速识别船舶舱室噪声主要传递路径族。在此基础上，计算噪声主传递路径族上声学设计参数变化对目标舱室声压影响的灵敏度，调整有关声学设计措施，此即降噪设计主传递路径族灵敏度方法。提出适用于大型船舶噪声主传递路径分析及主传递路径族灵敏度的降噪设计通用流程，通过超大型油轮降噪声学设计实例，说明了该方法的有效性。