基于高品质汽车覆盖件优化改善NVH特性

基于高品质汽车覆盖件优化改善NVH特性

随着人们环境意识的不断提高，以及政府法规的不断升级,各汽车制造商都在积极改善所生产汽车的燃油经济性。常用的方法包括优化发动机、提高传动系统效率、减轻汽车质量。过去在减轻汽车质量时，常利用新材料替换车身覆盖件原材料或减小覆盖件厚度等方法来实现，但这将改变车身覆盖件刚度，影响整车的振动特性和频率响应特性。因此，汽车的噪声、振动与舒适性（NVH）特性正在成为汽车研发过程中重要的性能指标，汽车品质的提升也成为各汽车厂商追求的目标。然而，当覆盖件的刚度降低时，NVH特性也将下降。因而，减轻汽车质量和改善NVH性能之间存在难以调和的矛盾。本研究给出了一种优化方法，该方法可用在汽车概念设计阶段，对覆盖件的几何形状进行优化，在减轻汽车质量的同时改善汽车的NVH特性。

汽车NVH问题的产生主要由于发动机激励和路面激励，两者引起车内结构振动和结构辐射噪声，无法从源头消除NVH问题。由于车身覆盖件在NVH问题产生的整个过程中起到传递振动和噪声的作用，因此可通过优化覆盖件的几何形状尽可能地消弱甚至阻断振动和噪声的传递。影响车身覆盖件刚度的几何参数包括覆盖件的曲率和厚度。采用有限元方法可在汽车设计早期对覆盖件的曲率和厚度进行优化，同时采用主动阻尼技术在车身覆盖件振动最为强烈处粘帖压电陶瓷片或将其嵌入结构内部。通过给压电陶瓷片提供合适的电压，使陶瓷片产生应变，从而消弱振动、抑制振动的传递。为了消除驾驶室内的噪声，可将压电陶瓷片应用在仪表板中，并结合车身覆盖件的处理措施，以进一步消减噪声。

选择一辆B级车的车顶覆盖件对所提出的方法进行验证。首先，采用有限元软件Abaqus建立车顶覆盖件模型，不断改变车顶覆盖件的曲率和厚度，并进行振动和噪声分析，确定最佳曲率、厚度以及振动峰值处的位置。之后，在振动峰值处加装压电陶瓷片，并进行有限元分析。仿真分析结果表明，通过使用该方法，车顶覆盖件的质量减轻约1.25kg，同时NVH性能也得到了改善。

Murali Balasubramanian et al. SAE

2015-01-2265.

编译：王祥