车-路相互作用时车内噪声的测量与评价外文翻译资料

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车-路相互作用时车内噪声的测量与评价

Mohamed I. Khalil*, Mohamed N. Mansy, Ahmed A. Saad and Shawki A. Abouel-seoud

摘要:

通常，人们普遍关注旨在改善结构声学性能的设计标准，以符合日益严格的人类工效学标准。因此，有必要研究不同路面对车辆内部噪声的影响，研究一种基于车辆的多面道路噪声预测方法。为实现单表面噪声测量这一目标，本工作对车辆驾驶员头部位置的噪声进行了评价。 结果表明，输入能量分布的差异是造成路面内部噪声主观印象不同的主要原因，但非常光滑的表面除外，轮胎面噪声占主导地位。 这就引出了这样一个命题，即基于对单个路面的测量，可以使用路面传递函数(RSFT)来预测各种路面引起的道路内部噪声。

关键词：路面；车辆内部噪声；驾驶员头部位置；路面传递函数；RSFT；设计标准

参考文献：Khalil, M.I., Mansy, M.N., Saad, A.A. and Abouel-seoud, S.A. (2012) lsquo;汽车内部噪声测量和评价的道路交互作用rsquo;, Int. J. 车辆噪声与振动, Vol. 8, No. 4, pp.352–366.

简历：Mohamed Ibrahim Khalil是Helwan大学车辆维修副教授。1994年在贺尔万大学获得汽车工程学士学位，2005年在赫尔万大学获得汽车工程博士学位。 他在车辆维修方面有约十一份刊物。此外，他目前的研究项目主要是从维修的角度研究机器噪声和振动的发展。

Mohamed N.Mansy是Helwan大学汽车工程系的助教。他分别于2007年和2012年在赫尔万大学获得了汽车工程学士学位和硕士学位。

Ahmed A.Saad是Helwan大学汽车工程教授。他于1980年在贺湾大学获得学士学位，并在整个联合监督过程中获得汽车工程博士学位。1992年在伦敦帝国科技大学和赫尔万大学之间。他在车辆摩擦学、车辆保养和维修领域有大约40种出版物。此外，他目前的研究项目主要集中在车辆噪声和振动的发展上。从寿命控制和维护的角度出发。

Shawki A.Abouel-Seoud是Helwan大学车辆设计和动力学教授。1969年在赫尔万大学获得学士学位，在伯明翰大学获得机械工程博士学位。1979年，英国大学。 他在车辆设计和动力学领域有大约80种出版物。此外，他目前的研究项目集中在车辆噪声和振动的发展方面以及控制和维护工作。

1 引言

为改善汽车的结构声学性能，人们越来越关注设计标准，和符合越来越严格的人体工程学标准，汽车内部音质设计是现代汽车发展的重要组成部分。潜在买家不仅期望先进的技术，高效的引擎，舒适和有吸引力的造型，但是对总体产品质量的感知是非常重要的。汽车内部的舱室噪声起着重要的作用，因为汽车不仅要有吸引力，但也应该是安静和健全的lsquo;权利rsquo;。目前对于汽车内部的声音，已经做了大量的工作来减少辐射到机舱中的结构噪声，例如来自发动机、轮系的振动，或者轮胎和轮胎之间的相互作用噪声。高行驶速度下的风噪声也越来越引起人们的关注，因为汽车的机械噪音受到了密集的研究和开发，因此现在总体来说很低(George and Callister, 1991)。

为了减少声音辐射, 有效的方法是改变结构的尺寸和形状，或用声阻尼材料覆盖。然而，这些方法依赖于声音辐射与设计参数之间定性和定量关系的知识。由于振动声学问题具有高度非线性和复杂性，很难得到这类函数。因此，为了降低分析的复杂性和降低成本，近似方法是一种有效的方法。本研究采用响应面法(RSM)进行分析与优化。保证阻尼结构的振动声学特性。通过一个简单的例子来说明所开发的程序的能力。详细地讲，结构噪声问题是用一系列多项式逼近的。考虑了声辐射功率、一阶模态频率和系统损耗因子三个主要特征。这样，就可以方便、有效地对振动声问题进行分析和优化 (Wanga 等人, 2007年)。

已经提出了一种分析汽车悬架组件结构噪声传递路径的方法。首先，设计了一个由车轮/悬架/下悬架臂组件组成的全仪器测试台，以识别白车身的振动声传输路径(高达250 Hz)。车轮的噪声激励。其次，利用激励信号与各悬架/底盘机构之间的频率响应函数测量来表征不同的传输方式，通过汽车底盘传递能量的路径。最后，对悬架的主要共振进行了综合，目的是指出哪一种悬架传递路径对传递给底盘的结构力贡献最大。在共振力传递系数(Ortf)的计算中，通过各个悬挂机构和所有轴提供了系统共振通过单个悬挂机构传递振动的整体分类。 (Douville等人，2006年)。

对于正常行驶条件和车速在30-40 km/h以上的车辆，主要的内外部噪声源是轮胎与路面相互作用产生的声音。本文提出了一种简单的模型来预测在高达400Hz的频率范围内的轮胎性能，其中主要的振动是二维的。将轮胎建模为一个基本系统，当接触片中的分布随机位移激励时，可以对低频轮胎响应进行分析。此外，具体的道路建模是驾驶仿真研究的一个重要方面。这个操作的一个挑战是，它需要密集的手工工作来收集数据、解释数据和创建3D模型。每个组件都很耗时。在本研究中，我们提出了一种基于高分辨率航空照片的快速地质专用道路建模框架。这一框架已在真实的驾驶模拟器上进行了试验(Citarella等人，2007年；Russtii和Elliott，2007年)。

降低我们环境中不断增加的噪音水平可以提高声音质量，从而提高我们的生活质量。车辆噪声占城市环境噪声的40%左右，在过去的几十年中一直受到人们的关注，车辆噪声控制也因此成为一个非常活跃的研究领域。车辆声学中的大多数问题都涉及到声学舒适性，而不是听力损伤。为了提高车辆设计中的声学舒适性，研究人员应首先了解如何评估噪声。与车辆噪声质量评价(SQE)有关的大量研究工作最近已经展开。此外，一个声音的特征，因为它被认为是不完全相同的特征的声音被发出，这一现象与物理的人的听觉过程。因此，许多心理声学指标，如响度、锐度、调性、粗糙度、波动强度、舒适度等。这些指标也被用于评估车辆噪声(Murata等人，1993年；Gold和Morgan，2000年；Fastl，1997年)。可以观察到，SQE方法的算法复杂度和时间消耗不能包括所有的人的感觉因素，不能指定所有的声音感觉。例如，在车辆质量评价中，由于每种类型的特点，研究往往只侧重于对一种或两种类型的噪声的响应。因此，发展一种新的、有力的方法来更准确地评价健全的质量，既是必要的，也是有益的。

近几年来，汽车制造商在汽车零部件的设计和装配中对噪声与振动的苛刻性(NVH)进行了研究。在研究和开发方面作出了相当大的努力，目的是降低汽车内部噪音的水平。然而，对道路噪声传输路径的分析却受到了广泛的关注。由于对改善乘客安全和舒适性的需求增加，以及增加使用电话、交互式语音控制、信息和多媒体系统、室内声学舒适性有望成为竞争激烈的市场的主要决策因素之一。我们的汽车设计和销售。已经发表了大量关于NVH的研究。这些研究清楚地表明，汽车制造商最近将注意力集中在乘客所在空间的内部噪音水平上。在汽车NVH方面还需要进一步的研究，以减少驾驶员和乘客的声音和振动感知。特别是一些研究在实验上确定，在汽车中600赫兹以下的内部道路噪声主要是结构噪声(Brandl和Biermayer，1999年；Iwao和Yamazaki，1996年)。600 Hz以下的道路结构振动和噪声问题大多与悬架和轮胎/车轮的动态特性有关。道路噪声可以被描述为宽带噪声源，因为它产生于随机路面上轮胎/贴片接触的激励。宽带振动，由道路不规则产生，然后通过固体机械传输路径传输到乘客舱(Hammad，2010年；Park等人，2001年)。

然而，本文的目的是研究不同路面对车辆内部噪声的影响，并研究一种基于多个路面的道路噪声预测方法。车辆单表面噪声测量研究。为了达到这一目标，本工作从声压水平(SPL)的角度对车辆驾驶员头部位置的噪声进行了评估。

2路面理论分析考虑因素

提出了加权函数作为估计车辆对不同路面的道路噪声响应的一种方法。加权函数的基础和发展情况如下：

理论上，传递函数(TF)被定义为系统输出或响应的比率除以对系统的输入。它是一个线性系统，如果TF保持不变，无论输入或其他条件的变化。如果车辆的道路噪声系数是线性的，则由一个表面引起的道路噪声可以是p。在已知输入的变化的情况下，从另一个测量结果中扣除。加权函数可用于估计输入变化的影响。道路表面传递函数(RSTF)的推导如下(Abouel-Seoud等人，2005年)。

让TFS描述一个车辆道路噪声传递特性到路面A和B的定义如下：

TF(omega;)_A= (1)

TF(omega;)_B= (2)

其中：

TF(omega;)是传递函数 (只考虑绝对响应)

OUT(omega;)是内部SPL

IN(omega;)=路面输入位移

omega;=频率。

如果车辆的动力特性是线性的，那么TF是相等的，可以定义一个RSTF，RSTF_BA来描述表面A和B之间的关系，

(3)

这个传递函数现在可以从车辆对路面A的响应测量来预测另一辆车对路面B的响应。由(lsquo;)指定的第二辆车的预测响应被定义为：

(4)在理论上，RSTF也可以用来预测任何车辆在任何表面上的内部噪声响应。需要进行初步测量，以确定每个RSTF作为控制面的函数。需要对每个表面进行一次测量。一旦确定了RSTF，将只需要在控制表面上的测量来预测任何新车辆对其他路面的响应。

然而，在实际操作中，车辆的道路内部噪声TF可能不是线性的，也可能是在有限的输入范围内线性的。此外，内部噪声源或振动(如轮胎撞击)和轮胎/表面源的时变也可能是引起关注的基础。

3实验方法

3.1 当前工作中使用的车辆

车辆有明显不同的悬挂系统，结构，声音处理，从中型到越野道路被选择。 表1列出三种不同车辆试验所用道路的说明 (车辆1至3)。

表1测试车辆说明

3.2目前工作中使用的路面

选择的路面从光滑的滚子表面到粗沥青。将路面2~4与对照面1进行比较。表2列出了试验中使用的路面的说明。

表2测试中使用的路面描述

3.3仪器系统和测试程序

可充电电源、脉冲实验室、车间和打印机是脉冲分析仪最重要的附加装置。图1至图3分别显示了在实验室测试的定居点、车辆驾驶员头部的位置和道路测试定居点的照片。所用车辆为一号至三号车辆(表一)，而路面则为一号至四号道路(表2)。试验工作在不同的车辆和不同的路面上进行，如表1和表2所示。 根据前面提到的研究计划，本次试验工作采用了道路试验模式。该车辆配备麦克风，脉冲实验室车间和脉冲分析仪，如图4所示。在试验过程中记录了车速变化，最高可达

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