汽车车身噪声于振动控制：灵敏度控制技术

将振动对车内的振动和噪声传递用另外一种方式来表述，可以将传递路径分成几个模块：激励和原点模块、梁（柱）模块、隔振模块、转向模块、板模块。根据这个模块路径，灵敏度的控制也从这五方面入手。

1.激励原点的控制

式（5-22）～式（5-27）表示在相同外力的作用下，原点阻抗（位移阻抗、速度阻抗和加速度阻抗）越大，即原点动刚度越大，原点的响应（位移、速度和加速度）越小。式（5-40）表明在相同的外力作用下，原点动刚度大，输入到系统的能量就小，即阻抗大的部件消耗的能量比阻抗小的部分消耗的能量多，因此，输入到系统中的能量就小。由此可见，提高原点动刚度是控制激励输入的第一步。

如果车身结构已定，一定要把激励点选择在原点动刚度大的地方。图5-50表示一辆车的横截面。将外界激励源与车身的连接点分别选择在A、B、C和D四个位置：A点在梁上；B点靠近梁；C点远离梁；D为中间地板。同样的激励源分别施加在这四个位置上，得到车内的声振灵敏度。四个激励点所产生的声振灵敏度分别是53dB/N、55dB/N、63dB/N和72dB/N。车内的声振灵敏度随着连接点离开梁的距离增加而增加。梁上的刚度最大，地板中间的刚度最小。因此，连接点要选择在梁结构上或者附近。

利用车身振型分布，可以最大限度地减少外界激励对车身的能量输入。把连接点选在某个模态的节点上，激励对该模态频率的输入就为零。把连接点选择在节点的附近，输入到系统的能量就非常低。图5-51表示车身第一阶弯曲模态示意图和三个激励点E、F和G。E在模态节点上，F靠近节点，G在振幅最大的地方。对应这三个位置激励，在这个模态频率下，车内所产生的声振灵敏度分别是55dB/N、58dB/N、70dB/N。因此，外界激励源应该放置在模态节点上或者附近。

图5-50 车身横截面上四个激励点

图5-51 激励源置于车身模态振型的三个位置

2.梁结构的控制

与车身板结构相比，梁和立柱的壁厚要大许多，因此可以认为梁是固体结构，而不是板结构。振动在固体结构中主要是以弯曲波的形态传递。

声波在管道中传递，当遇到截面变化时，由于声阻抗发生变化，因此声波会被反射回去，使得继续前进的声波能量减弱。振动波在固体结构中传播时，也有类似现象。图5-52表示一根梁（图a）和中间一段截面变小（图b）的情况。在这两根梁的源头（A点）施加同样的激励，在梁的尾端（B点）得到响应。图5-53a给出这两根梁在B点时域响应的比较曲线，当梁的截面变小后，结构中固体波都衰减了。图5-53b给出这两根梁在B点频域响应的比较曲线，当梁的截面变小后，幅值降低，但是频率发生偏移。同样，对截面变大的情况，也可以得到类似结果。因此，在梁结构的设计中，利用截面的改变可以衰减固体波的传递，从而衰减振动源的能量。

图5-52 截面不变和变小的梁(www.xing528.com)

图5-53 截面不同的梁中固体波响应的比较

3.隔振控制

在传递路径上，如果采用隔振元件，可以极大地衰减结构波传递。图5-54给出了两种副车架结构：图a中的副车架与车身梁刚性连接；图b中的副车架与车身梁之间采用了隔振橡胶，形成了柔性连接。图5-55显示在副车架上施加同样的激励，车内噪声对激励点的声振灵敏度。采用了橡胶隔振的副车架会大大降低对车内噪声的传递。

图5-54 副车架与车身的连接

图5-55 车内噪声对副车架激励的声振灵敏度：刚性连接和柔性连接副车架

由于振动波在传递途径中被衰减，振动源传递到车身板和人感知部位的振动会大大降低。因此，在传递路径上采用隔振处理是降低振振灵敏度和声振灵敏度的常用方法。但是，对运动车和SUV等对操控感和运动感要求高的车，副车架和车身之间往往是刚性连接。

4.转向系统模态控制

人体直接与转向系统接触。控制转向系统的模态，是使其避开外界激励源的频率和降低手感知的振振灵敏度的重要方法。关于转向系统模态的控制，请参阅第三章。

5.板结构振动控制

当振动传递到车身板时，板被激励起来。一方面，板的振动直接传递给人体；另一方面，板振动引起声辐射，传递到人耳。因此，板结构的控制对降低振振灵敏度和声振灵敏度非常重要。板的控制包括：刚度控制、阻尼处理、质量控制、动态吸振器控制等，详情请参阅第三章。