底盘Squeak&Rattle噪声源定位方法研究

秦再武 李小珊 顾晓卓 韦进光 纪浩

摘 要：文章针对汽车底盘Squeak&Rattle异响噪声，提出了一种通过振动测试信号来定位异响噪声源的方法。该方法依据的原理是：振动以机械波的形式从振源由近及远传播时，离振源远的位置的振动响应会存在时间上的延迟。通过对比不同测点异常振动信号在时间上发生的先后顺序，可以定位异响噪声源。关键词：Squeak&Rattle;振动;传播延迟;异响噪声源中图分类号：U463.1  文献标识码：A  文章编号：1671-7988（2019）01-128-03

Research on Positioning Method of Chassis Squeak&Rattle Noise Source

Qin Zaiwu， Li Xiaoshan， Gu Xiaozhuo， Wei Jinguang， Ji Hao

（ Technology Center of SAIC-GM-Wuling Automobile Co.， Ltd.， Guangxi Liuzhou 545000 ）

Abstract： This article presents a method about the location of Squeak&Rattle abnormal noise source by vibration test. It is based on the principle that the response at far position is delayed when the wave of vibration spreads from the near to the distant. We can locate the abnormal noise source by comparing the response starting time at different test positions.Keywords： Squeak&Rattle; vibration; delayed; abnormal noise sourceCLC NO.： U463.1  Document Code： A  Article ID： 1671-7988（2019）01-128-03

前言

汽車Squeak&Rattle（简称S&R）噪声也称“异响”，是指汽车在行驶过程中出现的没有规律的、非正常的响声，由部件受激励时发生相互摩擦（Squeak）或与敲击（Rattle），产生，是汽车NVH问题的一个重要组成部分^[1]。不同于动力总成、风噪和路噪的规律性，S&R噪声随机性强、重复性较差，频率范围宽，极易被感知而引起抱怨，易出现于经历了一定行驶里程的车辆中，各大汽车厂商在质保期内为此承担了高额的维修费用^[2]。

汽车驾驶室内的S&R噪声源可用声学照相机定位^[3]，而发生在底盘的S&R噪声，国内关于如何查找底盘S&R噪声源的文献资料较少：目前最为普遍的方法是通过道路试验或四立柱通道道路模拟试验的主观评价及拆换零件的方式查找^[4]，非常费时费力。因此，能否通过客观测试手段，快速识别出底盘S&R噪声源，意义重大。文献^[5]采用4通道的异响听诊器诊断出异响源在右前减震器，该方法需要反复分析对比并结合经验来定位噪声源;文献^[6]通过加速度传感器和麦克风采集异响数据，并进行频域和时域分析找到转向系统的噪声源，而对于S&R噪声，其宽频特质决定其很难用频域去定义声源。

本文通过采集底盘S&R噪声的时域信号，可快速定位出底盘噪声源，并以某车型底盘异响为例，进行研究说明。

1 测试机理

零部件发生摩擦或撞击异响时，摩擦或撞击点我们可以把它当做一个振动源，也是我们需要寻找的异响源。从微观来看，振动源会激励离它最近的质点振动，使其离开原来的平衡位置开始运动，从而推动相邻的的质点运动，即最初振动的质点将推动离它最近的质点以及更远的质点在各自的平衡位置振动，但各个质点的振动存在一定的时间延迟。从宏观来看，振动源带来的异常振动会以波的形式从振动源由近及远传递到部件的其他位置以及与其相连的零部件。

假设该振动的波在介质中的传播速度为C，某测点离振源的距离为L，那该点的振动时间将比振源延迟T：

T=L/C

理论上，越是靠近振动源的点，时间上也会越早的被该异常振动影响从而产生异常振动。不同测点因为离振源的距离不同，因而振动延迟会存在时间差。根据这个原理，如果我们在一台发生异响的车上，合理选择测量点进行振动测试，并在时域观察振动信号，只要找到异常振动最先开始发生的点，就能够找到异响源。

2 测试方法

根据前文描述的原理，我们先设计一个小试验，来演示测试方法并验证该方法的有效性。

图1所示为一块方形板，在方板上用胶水固定了三个ICP型加速度传感器，相邻两个加速度传感器之间的间距约为25CM，按照排布位置分别用字母L、M、R标记。在每个传感器的左右两侧5CM处各选取一个位置，作为敲击点，从右到左依次编号为1、2、3、4、5、6。

本次试验还需用到：安装有LMS Test.lab 软件的笔记本电脑，LMS SCADAS XS数据采集前端，三个加速度传感器，连接前端和传感器的连接线。按图2所示接好设备，并设置好LMStest.lab测试软件，开始测试。

依次拿锤子敲击测点1-6，得到如图3所示测试数据。因为一共有6个敲击点，所以在图3中的加速度时域信号上可以看到6个明显的异常振动信号。红色实线、绿色点划线和蓝色虚线分别代表L、M和R三个加速传感器采集到的垂直于平板方向的加速度信号。

截取第一部分异常振动信号，进行局部放大，如图4所示。依据前文提到的机理，如果敲击点1为异响源，那么三个加速传感器采集到的异常振动信号时域响应顺序应该为R→M→L。如图四所示，R传感器测试到的异常振动信号比M约早0.0005秒，M传感器测试到的異常振动信号比L传感器同样约早0.0005秒。测试结果和理论预期结果一致。

所有敲击点测试结果如表1所示。所有测试结果均与理论预测一样，证明该方法有效。

在实际工作中，如果异响产生需要特定的行驶工况或操作，测试时采集的信号时间可能会比较长，为了更好锁定异响时的振动数据，可以再添加一个麦克风采集声音信息，测试完成查看数据时可以先通过声音，定位到异响发生的时刻，再对比该时刻各测点振动加速度信号，能帮我们更快的锁定噪声源。

3 案例

某车型在30公里左右时紧急制动底盘前部发生异响。依照本文介绍的测试方法，按照如下截图所示布点测试。并在车内放置了一个麦克风，用于辅助确定异响发生时间。测试设备带有GPS测速功能，所以本次测试还放入了车速信息。

上图为测试到的振动加速度、声音以及车速数据。通过根据车速，音频信号，振动加速度时间信号，找到异响发生时间点，并截取该时间点前后一小段振动加速信号作为分析对象。

通过测试数据可以看到，副车架后点在异响发生时刻率先发生异常振动，按前文讲述的判定原理，可以锁定副车架后安装点为该制动异响的异响源。

4 结论

通过测试振动加速度，对比加速度时域信号来定位异响源，原理和方法简单可靠。只要异常振动信号没有被其他背景信号严重干扰或完全淹没，能被识别就可以使用该方法。因为不需要对测试数据做复杂处理，测试完可以快速查看结果，并根据结果调整测点，快速锁定最终异响源，效率高。对于摩擦或撞击产生的异响问题，在快速定位上具备明显优势。

参考文献

[1] 石建策.汽车仪表板异响CAE分析技术研究 [D].长春：吉利大学，2017.

[2] Farokh Kavarana，Benny Rediers.Squeak and Rattle- State of the Art and Beyond[C].SAE Paper 1999-01-1728.

[3] Kyung-Hwan Park， Man-Suk Bae， Dong-Ho Yoo， et al. A Study on Buzz， Squeak and Rattle in a Cockpit Asseembly[C]. SAE Paper 2005-01-2544.

[4] 庞剑.汽车车身噪声与振动控制[M].北京：机械工业出版社.2015.

[5] 杨增雨.2007年宝马730Li用异响听诊器诊断底盘异响[J].汽车维修技师，2017.8：86-87.

[6] 张雅阁，崔金龙，刘科阳.一种基于测试设备的转向系统异响源定位方法[C].第十三届河南省汽车工程科技学术研讨会，2016：409- 411.