一种汽车振动的评价与分析方法

鲁媛 廖毅 余义 缪勇

摘 要：为了更好地对汽车振动问题进行评价与确认，基于主观与客观结合的理念，本文提出一种新的振动品质（VQ）分析方法。推导了VQ分析方法的基本原理，并将线性回归分析用于振动品质分析，创建有效的线性回归预测模型，利用实例分析验证看此方法的可行有效性，并为后续平台车辆的振动品质进行前期的主观评审预测。

关键词：汽车振动；客观与主观结合；线性回归；主观评审预测

中图分类号：U467.1+1 文献标识码：J 文章编号：1005-2550（2018）05-0087-08

Abstract： In order to get better evaluation and confirmation on the automobile vibration problems， based on the concept of subjective and objective fusion， this paper proposes a new method of vibration quality （VQ） analysis. The basic principle of VQ method was deduced， and the linear regression analysis is used in vibration analysis of quality， to create effective linear regression prediction model， the practical effectiveness of this method is validated with example analysis， and for subsequent platform vibration of the vehicle quality of subjective evaluation prediction.

Key Words： Vehicle vibration； Objective and subjective fusion； Linear regression； Subjective evaluation prediction

1 引言

人對车辆振动噪声的主观感受是评价车辆性能的最直接方法。对于振动品质问题，所有开发设计工作的目标都是为了满足用户群体的期望值并领先市场中的其他竞争对手。为了调查用户对车辆振动品质的主观感受，需要组织主观评审试验[1]，真实反映乘员对振动特性的主观感受。主观评审试验是振动问题的最直接的评判方法，也是车辆振动特性的最终评价手段，因此在振动问题

研究方法显得尤为重要。

根据ISO2631-1《机械振动和冲击——人体全身受振动的评价》和ISO5439-1《机械振动——人体手传振动的测量与评价》人体力学模型仿真显示，人体各部分器官共振频率范围见表1。人体可感知的振动主要范围为0-100Hz[2]，因此在对车辆振动进行客观测试量化时，应主要关注此频率范围。

运用VQ的技术方法，同时对车辆振动进行主观评审和客观测试。将主观评审和客观数据结合进行统计学分析[3]，一方面可以获得线性回归模型，对后续平台车型的主观评审结果进行提前预测；另一方面，在分析的过程中，可以找出车辆的振动问题区域以及与对标车的差距。

2 VQ分析方法的基本思路

通常的噪声振动品质分析方法分为两种：客观测试数据分析和主观评审。客观数据与主观评审都有各自的优缺点。

（1）客观数据

优点：测量过程简单、可重复性强、定量分析

缺点：每种参数都不能完全反应人的感觉

（2）主观评审

优点：完全反映出人的感觉

缺点：评审过程复杂、可重复性弱

为了结合两种方法的优点，VQ分析方法对主观评审和客观数据进行相关分析，并将主观评审进行量化处理。VQ分析方法的流程图，如图1。

3 VQ分析方法的基本原理

VQ分析方法，是以统计学为基础，运用一元线性回归进行主观数据和客观数据的后处理分析。

3.1 一元线性回归模型的方程及参数

相关性系数 是一个回归直线与样本观测值拟合优度判定的指标。一个线性线性回归模型如果充分利用了自变量 的信息， 越大，拟合优度就越好；反之，如 不大，说明模型中给出的自变量 和因变量 的信息还不够充分，应进行修改，使自变量 和因变量 的信息得到充分利用，直至 达到0.9及以上。

4 实例分析

为了优化提高某MPV车型的噪声振动品质，运用VQ的技术方法，同时进行主观评审和客观测试。将主观评审和客观数据进行统计学分析，一方面获得线性回归模型，对后续平台车型的主观评审结果进行提前预测；另一方面，在分析的过程中，找出车辆的振动问题区域以及与对标车的差距。以该MPV车型在粗糙路面5gear 60km/h运行工况为例，介绍VQ分析方法的应用。其他工况同理分析。

4.1 VQ分析方法的流程

4.2 主观评价

主观评价的打分原则遵循简化的GMUTS主观评价标准，如表2所示。该MPV车型和对标车主观评价分数汇总，见表3、表4和表5。

4.3 主观评价分数的相关性分析

（1）判断驾驶员整体振动品质是否与驾驶员整体声音品质相关

以表3驾驶员位置为例，对表3的第一列向量和第二列向量求解相干系数依次计算表整体噪声品质与整体振动品质、座位1振动与座位2振动、座位1振动与座位3振动、座位2与座位3振动各自的分数的相关性系数Correlation （R2）。由表6可知，驾驶员位置整体噪声品质与整体振动品质的相干系数很低，说明振动问题与噪声关系不大。

（2）判断驾驶员位置振动是否与其他乘客位置振动相关

利用相关系数，判断不同座位振动评分向量之间的关系，由表6可知，司机座位、中排乘客座位和后排乘客座位的振动评审结果之间的相关系数很低，说明司机座位的振动与其他座位无直接关系。

（3）通过各个局部评审位置不同车辆的评分趋势，找出与整体振动品质趋势最接近的。

以图3为例，三台样车的方向盘打分趋势与整体振动打分趋势最接近，说明方向盘对整体振动主观改进的贡献最大。

4.4 客观测试数据分析

（1）重复性比较

由于每次评审员进行评审时记录了原始数据，因此利用1/3倍频程分析结果进行数据一致性检查，如图4。

以某工况为例，对每辆样车、每位评审员和每个传感器（方向盘XYZ、坐垫XYZ和座椅导轨XYZ）的数据进行1/3倍频程分析。2样车，9评审员，9传感器方向，因此共有162个结果。由图4可知9位评审员的客观测试数据非常接近（图中红色曲线为该MPV车型的1/3倍频程结果，黑色曲线为对标车的1/3倍频程结果）。

（2）数据缩减

根据人体振动的敏感频段，对X、Y、Z三方向进行适量求和。图5、图6和图7结果显示，该MPV车型（红色曲线）和对标车1（黑色曲线）在方向盘振动位置的幅值差异非常大，这与主观感受的差异一致。而该MPV车型和对标车1在其他位置的振动幅值差异不大。

4.5 主观数据与客观数据拟合分析

（1）通过主客观数据的分析，发现方向盘振动对整体振动评审结果的影响最大，因此将它作

为进一步的研究对象。将该MPV车型的主观评审数据与方向盘振动客观测试数据的对应关系，如表7所示。表7中方向盘振动客观测试数据为数据缩减后的曲线（1/3倍频程）在8-160Hz内求和值。

（2）根据表7，以光滑路面为例，共有四个数据，如下表8。

4.6 VQ分析方法对主观评审结果的预测

（1）主观评审结果预测

（2）相关性系数

在该线性回归模型预测主观评审结果中，相关系数等于0.958，表明主观评审结果的变化主要（95.8%）是由于客观测试数据的变化造成的，且当前的线性回归模型是有效的。

5 结论

本文结合实际工程应用提出一种非正式的评审分析方法，VQ分析方法，针对汽车振动问题，根据主观评价分数和客观测试数据进行振动品质参数估计，构建了主观评价与客观测试数据建立正确的线性回归模型。利用实例，验证了可以利用少量样车和评审员等条件，主观与客觀结合，量化了其NVH振动性能，实现对汽车振动问题进行有效的评价与确认，以及主观评审预测。

由实例分析及工程运用结果可知，该评价方法有效可行，可为汽车振动NVH性能评价提供良好的技术指导，有利于汽车振动评价的多元性和准确性。

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