双横臂独立悬架路噪性能的优化与改进

刘江波，曹斌

（安徽江淮汽车集团股份有限公司技术中心，安徽 合肥 230601）

前言

随着驾驶者对车辆操稳性、舒适性的要求越来越高，匹配双横臂独立悬架的中高级车型快速增长。双横臂独立悬架具有良好的操作稳定性及乘坐舒适性，但由于比麦弗逊独立悬架结构复杂、力的传递途径多，导致车轮在受地面作用力后产生的振动，在车内形成了中、低频噪声（40-400Hz），影响了乘员的舒适性。

本文以匹配双横臂独立悬架的某款中级轿车为研究对象，对路噪进行了系统的测试、分析和改进，提高了路面激励引起的车内中、低频噪声性能。

1 双横臂独立悬架设计方案

1.1 悬架的结构与参数

前、后悬架结构形式如图1、2所示。

1.2 悬架的路噪设计指标

1.2.1 噪声传递函数NTF原理三级标题

噪声传递函数 NTF主要是指输入激励载荷与输出噪声之间的对应函数关系，用于评价结构对振动发声的灵敏度特性。传递函数即NTF可以表示为：

其中：{P}表示特定位置的声压； [H(p/f)]表示从激励源到目标位置声压响应的声振传递函数；｛f｝表示施加在输入位置的激励力。

从公式可以看出，车内目标位置声压响应大小不仅跟激励力大小有关，而且跟 NTF 有关，所以当激励力大小改变困难时，就要求对 NTF 进行研究。

图1 前悬架结构形式

图2 后悬架结构形式

前、后悬架四轮定位参数如表1所示。

表1 前、后悬架四轮定位参数

1.2.2 噪声传递函数NTF设计指标

前、后悬架，副车架安装点对车内前排声振传递函数（NTF）幅值≤55dB/N。

前、后悬架，副车架安装点对车内后排声振传递函数（NTF）幅值≤60dB/N。

2 试验及数据采集

2.1 试验条件及方法

2.1.1 试验准备

在整车半消声室内，样车固定在举升机上，整体最低固有频率≈5Hz，NTF 频率考察范围设定为 40～400Hz。

设定数据采集系统参数频率范围为 0-512Hz，分辨率1Hz。

为了得到平滑曲线，对每次测量进行平均处理，平均次数 5次。测试设备包括激振部分（力锤）、响应拾振部分（噪声传感器）、数据采集分析（LMS 测试分析系统）。

2.1.2 力的传递路径及测点布置

前悬架力的传递路径：路径1为轮胎输入-下连杆前位副车架主动点-下连杆前位副车架被动点-副车架车身前连接点；路径 2为轮胎输入-下连杆后位副车架主动点-下连杆后位副车架被动点-副车架车身后连接点。

后悬架力的传递路径：路径1为轮胎输入-下连杆前位副车架主动点-下连杆前位副车架被动点-副车架车身前连接点；路径 2为轮胎输入-下连杆后位副车架主动点-下连杆后位副车架被动点-副车架车身后连接点。

图3 轮胎输入点传感器布置

图4 下连杆前位副车架主动点传感器布置

图5 下连杆前位副车架被动点传感器布置

图6 副车架车身后连接点传感器布置

2.1.3 实验过程及数据采集

用力锤依次激励悬架，前、后副车架与车体安装点(Z 方向)，同时采集车内驾右、副左、后左及后右位置的噪声信号。通过 LMS 测试分析软件，采集各安装点到车内各点的声振传递函数即 NTF 曲线。如下图所示为前悬下摆臂副车架安装前点的X、Y向车内噪声响应 NTF 曲线。

图7 前悬下摆臂副车架安装前点的X向车内噪声响应

图8 前悬下摆臂副车架安装前点的Z向车内噪声响应

根据实验操作规范依次对前、后悬架12个测量点，按照针对影响车内噪声响应的敏感方向用力锤击，如图所示。

图9 锤击示意图

使用 LMS 测试分析系统开展数据采集，将每次对应的噪声响应峰值数据记录，如表2所示并判断是否满足设计要求。

表2 噪声响应峰值数据记录表

数据显示前副车架与车身连接中、后点，下摆臂前安装点及U型臂安装支架车身侧前点对车内噪声贡献量较大；后悬架的后下摆臂侧安装点、中及下摆臂侧安装点、后U型臂安装支架车身侧前点及后点对车内噪声贡献量较大。

3 原因分析及改进

通过对试验数据进行频谱分析，发现结构路噪的不合格点主要集中在 190–220Hz频段之间，此频段为轮胎声腔模态频率范围。

3.1 前悬架对车内噪声贡献量较大的分析与改进

3.1.1 前副车架与车身连接点、下摆臂前安装点原因分析

通过测量前副车架与车身连接中、后点，下摆臂前安装点动刚度，数值 5000-10000N/mm；通过优化车身安装点及副车架的结构，将动刚度数值优化为8000-11000N/mm。

3.1.2 U型臂安装支架车身侧前点原因分析

由于U型臂安装支架车身侧前点的车身空间结构有限，采用陶氏化学结构胶以增加车身侧动刚度，图10陶氏化学结构胶示意图。

图10 陶氏化学结构胶示意图

3.2 后悬架对车内噪声贡献量较大的分析与改进

针对后悬架的后下摆臂侧安装点、中及下摆臂侧安装点、后U型臂安装支架车身侧前点及后点同样采用增加局部动刚度由原来的方法使后悬架动刚度由8000-10000N/mm提升到12000-14000N/mm。

3.1.2 改进效果确认

前、后悬架，副车架安装点对车内前排声振传递函数（NTF）幅值≤55dB/N的确认。

如图11所示，满足设计要求。

图11 前排声振传递函数幅值测量

前、后悬架，副车架安装点对车内后排声振传递函数（NTF）幅值≤60dB/N的确认。

如图12所示，满足设计要求。

图12 后排声振传递函数幅值测量

4 道路测试与评价

将所有改进方案进行实施后开展道路测试与驾驶员主观评价，道路类型包括水泥路面和沥青路面，监测驾驶员耳旁噪音数据，监测结果如图13、图14所示，在水泥路面与沥青路面车内驾驶员耳旁都满足设计指标。另外，结合驾驶员主观噪音评价，特别是对中、低频段的感官效果良好，达到了同类车型最好水平。

图13 水泥路面车内噪音

图14 沥青路面车内噪音

5 结论

正文本文对匹配双横臂独立悬架的某款中高级轿车的路噪进行分析与改进，结合悬架特点制定合理的传递路径，采用噪声传递函数 NTF分析那一条路径对车内噪声贡献量较大并制定合理的解决措施，提高了路噪性能，满足了设计指标的达成及市场要求。

同时，结合改进方案的分析，系统掌握了双横臂独立悬架的特性及设计方法、悬架系统与车身连接点的动刚度匹配设计方法、悬架弹性元件的刚度与车体刚度匹配的设计方法及采用噪声传递函数 NTF分析力的传递路径对车内噪声贡献量的分析方法及试验方法，为悬架系统的 NVH性能指标设计奠定了坚实的技术基础。

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[4] 温强.悬架运动学/弹性运动学实验方法及装置的研究[J].同济大学硕士学位论文.1999.12.

[5] 安徽江淮汽车集团股份有限公司内部材料.