基于Biot理论的汽车轻型隔声罩开发

设计开发

基于Biot理论的汽车轻型隔声罩开发

为降低车内噪声，各汽车制造厂商都在研究对抗噪声源的技术。常见的技术是，使用隔声罩降低车内噪声。传统的隔声罩采用刚性模型的热固性树脂材料制造，其隔声性能与隔声罩的质量呈正比。但是，随着各国政府均制定了相应的排放和燃油消耗法规，增加隔声罩的质量虽然可以改善隔声性能，但却使整车的质量增加。因此，如何在改善隔声罩隔声性能的同时实现隔声罩的轻量化，已成为了汽车制造厂商需要解决的难题。基于多孔材料中的振动传播理论即Biot理论，利用复合材料开发了一种隔声性能更好的轻型隔声罩。

设计新隔声罩时，首先需要先进行隔声罩材料的选择。由于汽车噪声峰值只分布在800～2500Hz的频率段，因而选择的隔声罩材料需要对这个频率的噪声具有良好的隔声效果。对新隔声罩结构的设计，则需要同时实现对噪声的隔离与吸收。因而，新隔声罩采用隔声层和吸声层交替排列的形式，隔声层采用粘弹性薄膜复合材料，其在隔声的同时可抑制隔声罩发生的共振，并减少噪声的辐射。吸声层则采用具有较好吸声性能的多孔吸声泡沫。对隔声层的设计基于Biot理论，确定噪声在多孔介质中的传播方程，对隔声层的厚度和形状进行设计。对所设计的隔声罩隔声性能进行评价时，采用一辆丰田汽车公司生产的2.0L乘用车，该车采用金属带式无级变速器（CVT）。将CVT采用了轻型隔声罩，并利用声全息法对其进行了噪声分析。结果显示，与传统CVT隔声罩相比，使用新方法设计的CVT隔声罩可以进一步降低4dB的噪声，同时质量只有传统隔声罩的1/3。

Kentaro Kimuraet al.SAE 2016-01-0517.

编译：王祥