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《機電技術雜志》2014年第二期

1理論分析

1.1頻響函數測量頻響函數測量主要是測量結構—聲學傳遞函數（由結構振動傳遞引起的噪音）及聲—聲學傳遞函數（由空氣聲引起的噪音）。以下介紹力錘法測量結構—聲學傳遞函數及體積聲源法測量聲—聲學傳遞函數，本文主要是運用力錘法測量動力總成安裝點到車內的結構—聲學傳遞函數。

1.1.1力錘法測量時，力錘在靠近懸置的位置激勵，麥克風在乘員耳旁進行信號采集。進行動力總成懸置安裝點到車內FRF測量時需將動力總成拆除，否則測量得到的是由多條路徑合成的FRF，而不是單一的由某個懸置安裝點到車內的FRF。

1.1.2體積聲源法根據Maxwell互異性原理，即在q點輸入所引起的p點響應，等于在p點的相同輸入所引起的q點的響應。一般的系統是使不變的，振動傳遞不隨激勵點和觀測點的位置變換而變化，這樣一個系統就是互異的。測量聲—聲學傳遞函數時，根據互異性原理，將高頻或者低頻體積聲源放置在駕駛室內，麥克風放置在發動機倉等位置測量。

1.2激勵力測量方法

1.2.1懸置剛度法（Mountstiffnessmethod）依據虎克定律，可得激勵力為：式中，Xact、Xpas分別為結構主動端與被動端之位移量；K（ω）為動剛度特性（DynamicStiffness）。動剛度特性由測量得到，但測量時要考慮如下幾點：1）正確的預載荷；2）境參數如溫度等的影響；3）按實際運行時的邊界條件進行X，Y，Z三方向激勵。若動剛度特性高，測量得到的主、被動側位移量相同，則此方法不適合使用。

1.2.2逆矩陣法（MatrixInversionmethod）逆矩陣法假設被測結構均為線性材料。圖1所示為激振力求解模型。如圖1所示，只要測量得到激勵點之FRF及工況下激勵點的加速度，即可求得各激勵點的激振力。

1.2.3直接測量法（Directmeasuredmethod）使用力傳感器（見圖2）直接測量在車輛或其他零部件運行時被動側在耦合點位置的作用力。大部分情況下，為了確保不破壞原有的邊界條件，耦合點處的工作力估計往往要采用非直接的辦法。

2案例簡介

某車型開發，系在已有的車身上手工修改力總成懸置，裝備已有的動力總成進行試驗，裝備的動力總成是廢氣渦輪增壓直列4缸機、6速變速器，采用3點懸置。本次試驗有兩部分的工作：1）動力總成載荷提取供CAE輸入使用；2）分析動力總成對車內噪音及車內振動的貢獻量研究。以下主要介紹動力總成對車內噪音的貢獻量。本次試驗運用LMSTestLab12A軟件、LMS32通道數據采集前端、PCB三軸加速度計及麥克風進行量測。路徑傳遞模型如圖3所示，只考慮動力總成激勵對車內噪音的影響。此模型假想車內噪音只由動力總成工作時產生，不受其他因素影響。動力總成振動及噪音通過4個懸置傳遞到車內，產生噪音。

2.1工況測試由于只考慮動力總成激勵對車內噪音的影響，不考慮路面噪音及風噪，所以本次試驗取用的試驗工況有：2、3擋全油門及半油門加速，怠速5種工況。在此只列舉怠速工況的數據分析。傳感器布置如圖4所示（每個動力總成懸置被動端都布置2只加速度傳感器，駕駛席外耳布置1只麥克風），測試在平直的瀝青路面上進行。

2.2傳遞函數測量如圖3路徑傳遞模型，在測量傳遞函數時，拆除了動力總成及相關的零部件，保留了副車架；將內飾車身使用橡膠繩懸掛，使其處于自由狀態；懸置參考點之加速度傳感器應盡量與工況測試時的位置相同。詳見圖5。

2.3數據分析運用LMSTestLabTPA模塊，使用逆矩陣法求解激勵力。從數據結果看，駕駛席擬合噪音與實測噪音較吻合（見圖6）、座椅導軌+Z方向振動實測值與擬合值吻合（見圖7）。從數據上可知道，實際測量與擬合出來的值相當吻合，可見這是一種相對準確可行的路徑識別方式。由于是直列4缸發動機，怠速為750r/min，怠速的主要問題是由于發動機2階的不平衡力引起，25Hz及其諧波為主要關注的對象。通過擬合的柱狀圖可以很清楚的看到每條路徑對車內噪音的貢獻量（見圖8）。如圖8中箭頭所示，每個路徑貢獻量由上到下依次遞減，左懸置Y方向對車內噪音的貢獻量相對較大。

針對左懸置Y方向貢獻，再從激勵源及路徑對此點進行分析（見圖9）：激勵力有明顯峰值，傳遞路徑對車內噪音的貢獻幾乎沒有，可以確定力總成左懸置激勵力較大為車內駕駛員外耳噪音的主要貢獻。

3小結

本文簡單介紹了TPA的相關理論，運用理論結合實際工作情況，進行了一次動力總成單參考TPA試驗。LMStestLabTPA模塊能很好擬合出車內噪音曲線，說明TPA模型及所量測到的各種數據是正確真實有效的。此方法為后續新車型開發及CAE驗證提供了一個可靠的支持。

作者：蔣延國單位：東南（福建）汽車工業有限公司