某SUV车门关门声品质建模及优化
基于某电动汽车关门声品质问题优化的研究
基于某电动汽车关门声品质问题优化的研究发布时间：2022-10-21T08:56:28.952Z 来源：《科学与技术》2022年12期作者：程金英崔鑫[导读] 某电动汽车后侧门关门瞬间主观感受较差，程金英崔鑫安徽江淮汽车集团股份有限公司技术中心【摘要】某电动汽车后侧门关门瞬间主观感受较差，主要问题为响度大、空腔音明显、门板共振引起精致感不足，导致关门整体品质低廉，无豪华感。
结合关键影响因素分析、关门瞬间试验干扰测试与分析、试验排查等手段查找原因，确定为门锁单体结构声品质差、车身侧围锁扣安装点动刚度不足、门板动刚度薄弱、整车气密性差引起，通过更换声品质好的门锁单体部件、优化侧围锁扣安装板结构提升锁扣安装点动刚度、门外板贴增强垫提升门板动刚度、整车气密性提升，关门声品质改善明显，主、客观评价均得到高度认可。
主题词：关门、声品质、响度、动刚度中图分类号：U463.4 文献标识码：A1 引言随着汽车NVH性能不断提升，消费者对于汽车声品质的关注度越发凸显。
声品质是指人耳对声音事件的听觉感知并作出主观判断的结果[1]。
汽车声品质一般可以分类为动态、静态声品质，关门声品质属于汽车动态声品质一种，主要反映关门瞬间的声音给人的主观感受。
关门声品质的优劣直接关系到汽车品质感，优秀的关门声品质给人以高级感，劣质的关门声品质则让人联想到廉价感[2]，甚至可影响顾客是否购买车型的主动选择，因此，提升汽车关门声品质性能至关重要。
电动汽车是科技、时尚、高级的象征，更应提升关门声品质。
本文系统阐述关门声品质主要影响因素，并基于某电动汽车关门声品质优化进行研究。
2 关门声品质关键影响因素分析2.1 评价指标优秀的关门声品质给人的感受是：响度适中、无松散感、声音干脆紧凑没有冗余声音、整体感强、低沉厚重，给人一种豪华感受。
经过研究，关门声品质的主观评价可以从总体响度、厚重感、紧凑感三个维度进行。
1、总体响度：指关门撞击瞬间主观感知总体音量的大小，用客观指标峰值响度来衡量，峰值响度是指关门过程响度最大值，单位sone；2、厚重感：是指关门过程低频能量的体现，低沉厚重感足够强，并有一定持续时间，会给人以高级的品质感受。
某SUV关门声品质分析与优化
10.16638/ki.1671-7988.2020.19.015某SUV关门声品质分析与优化康明1，耿聪聪2，何邦颖1，张鹏举1，吴列1（1.北京汽车股份有限公司汽车研究院，北京101300；2.中国汽车技术研究中心有限公司，天津300300）摘要：文章介绍了汽车关门声品质的主客观评价指标及影响关门声品质的相关因素，并针对某款SUV开发阶段关门声品质较差问题，特别是门锁声、车门撞击声问题，进行了关门声品质主观评价和客观测试，对问题点进行了影响因素分析，提出了采用上限压缩载荷值车门密封条、后门前边沿增加辅助密封条、提升门锁内部缓冲刚度等优化方案，并对优化方案进行了试验验证。
验证结果表明，以上三种优化方案对提升关门声品质均有效，有效解决了该车关门声品质差的问题。
文章提出的关门声品质评价方法及问题解决思路可为后续类似问题解决提供借鉴，具有一定工程应用价值。
关键词：声品质；响度；尖锐度；压缩载荷挠度中图分类号：U463.83+4 文献标识码：A 文章编号：1671-7988（2020）19-50-05Analysis and optimization on sound quality of the SUV door-slammingKang Ming1, Geng Congcong2, He Bangying1, Zhang Pengju1, Wu Lie1( 1.Beijing Automotive Co., Ltd., Automotive Research Institute, Beijing 101300;2. China Automotive Technology & Research Center Co. Ltd, Tianjin 300300 )Abstract: This paper introduces subjective and objective evaluation index on sound quality of the vehicle door-slamming. It is a comprehensive analysis of related factors for poor sound quality of the SUV door-slamming in developing process, especially the door lock and door impact sound. By subjective evaluation and objective experiment present optimizing projects of maximum CLD value of door sealing strip, installing assistant sealing strip in the rear door front side and improving stiffness of door lock. The testing results show that the above three projects are valid for improving sound quality of the door-slamming. This idea and method can be used for reference to solve similar problems in the future, and has certain engineering application value.Keywords: Sound quality; Loudness; Sharpness; Compression load deflectionCLC NO.: U463.83+4 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2020)19-50-05前言随着人们物质生活不断提高，汽车消费者对车辆振动噪声及声振品质（Noise Vibration Harshness，NVH）要求也越来越髙，人们对汽车NVH性能的需求开始从单纯的车内噪声大小逐渐转移到更加复杂的声音品质。
某SUV车内噪声诊断及优化
某SUV车内噪声诊断及优化袁守利;杜庆贺;刘志恩;杜松泽【摘要】Aiming at the high interior noise of a SUV under the air conditioning idle and three-gear full acceleration condition as well as the significant booming noise at 1 300 r/min and 1 750 r/min,LMS b dynamic testing system is used to test and diagnose the related problem.By combining a variety of optimization methods such as the correlation analysis and spectral analysis,comparison tests are made for different methods under the same condition.Experimental results show that under the air conditioning idle,using the optimized transmission system muffles the noise about 2.8 dB(A),and 5.5 dB(A)after decoupled powertrain mounting system; under three-gear full acceleration condition,the booming noise almost disappears; the interior noise is improved effectively.%针对某SUV在怠速开空调和三挡全加速工况下的车内噪声整体偏高,且在1 300,1 750 r/min等转速下有明显的轰鸣,应用比利时LMS公司的b动态测试系统对该问题进行试验测试分析.综合利用相关性分析、频谱分析等多种调校手段,并在同样工况下进行对比测试.结果表明,采用优化后的传动系统及解耦的动力总成悬置后,怠速状态下,驾驶员右耳噪声分别降低2.8,5.5 dB(A),三挡全加速工况下,车内轰鸣基本消失,改善效果显著.【期刊名称】《武汉理工大学学报（交通科学与工程版）》【年(卷),期】2017(041)004【总页数】6页(P623-627,632)【关键词】轰鸣噪声;相关性分析;动力悬置解耦;传动系统优化【作者】袁守利;杜庆贺;刘志恩;杜松泽【作者单位】武汉理工大学汽车工程学院武汉 430070;武汉理工大学汽车工程学院武汉 430070;武汉理工大学汽车工程学院武汉 430070;武汉理工大学汽车工程学院武汉 430070【正文语种】中文随着市场发展，乘客对汽车的品质越来越关注，各国对噪声污染的控制也越来越严格，汽车NVH成为决定汽车品质感最重要的指标[1].对于车内噪声产生机理的研究，目前主要采用有限元法、边界元法、统计能量分析法、相关性分析法、模态分析法及传递路径分析法等方法，以确定车内噪声的来源和峰值产生的原因[2-3].本文针对某SUV在怠速开空调和三挡全加速(3G-WOT)工况下的车内噪声整体偏高，且在1 300,1 750 r/min等转速下有明显的轰鸣，应用比利时LMS公司的b动态测试系统对试验样车内不同位置测点的振动噪声进行试验测试分析.根据相关性分析、频谱分析等方法来识别车内的噪声振动源，通过一系列优化调教方案，显著提升了该车的NVH性能.1.1 车内噪声振动主观评价该车发动机为1.8 L四缸自然吸气，5MT前置后驱7座SUV.试验人员反馈该SUV 在怠速开空调工况下车内噪声偏高，3G-WOT工况的整个过程中车内噪声整体偏大，并且在1 300,1 750,2 700,3 900 r/min附近有明显的轰鸣声.为验证该问题的普遍性及真实性，随机抽取同批次同型号样车，再次进行路试主观评价，结果表明，相同工况下车内噪声与前期试验车相吻合.1.2 车内噪声振动客观测试为更准确的判断车内噪声振动偏大的问题，根据整车噪声振动测试要求及规范，对样车进行客观测试，其中车内噪声主要考虑驾驶员右耳、中排乘客中间、后排乘客中间处的声压级，同时车内振动主要参考转向盘12点方位、驾驶员导轨、中排座椅支架、后排座椅支架处振动[4].测试时采用LMS SCADAS多通道采集设备，将电磁脉冲式转速传感器置于发动机点火控制线上，使用Signature Acquisition模块采集数据，分别采集整车在怠速开空调及3G-WOT工况下的振动噪声随发动机转速变化的数据.图1为怠速开空调工况下，前中后排噪声的时域信号.由图1可知，驾驶员右耳噪声最大，噪声声压级超过49.6 dB(A)，中排噪声声压级为43.6 dB(A)，后排噪声最小，声压级超过42.4 dB(A)，高于同类型标杆车.图2为3G-WOT工况下前中后排噪声声压级随发动机转速的变化关系及各振动测点Z向振动RMS值随发动机转速的变化关系.由图2a)可知，在发动机转速为1 300，1 750，2 700及3 900 r/min附近时，车内噪声出现明显的峰值.由图2b)可知，驾驶员导轨Z向振动在2 700，3 100，3 900 r/min附近出现峰值.图3为3G-WOT工况下前排和中排噪声阶次随转速变化曲线.由图3a)可知，发动机转速为1 750，2 700，3 900 r/min附近存在明显的噪声峰值，发动机第六阶对1 750 r/min附近时噪声峰值贡献较大，发动机第二阶对2 700，3 900 r/min 附近噪声峰值贡献较大.由图3b)可知，发动机转速为2 700，3 900 r/min附近中排噪声存在明显的峰值，该两处峰值都是由发动机二阶引起.综合各工况下几处噪声峰值，与主观评价的结论相符.汽车车内噪声属于低频噪声，一般其噪声频率在25～100 Hz范围之间.汽车作为一个庞大且复杂的系统，引起整车内噪声的激励源很多.噪声振动源在车身之外，在分析整车噪声振动时，通常采用“源-传递通道-接受体”分析模型.车内的噪声和振动是由车外的“源”和车身“传递通道”共同决定的，其表达为[5]式中：NV为车内的噪声或振动响应；Si为车外的第i个噪声源或者振动源；Hi为车身的第i条噪声或者振动传递路径.针对该SUV车内噪声偏高的现象，初步判断造成这种现象的原因之一是外部噪声源声压级过大；其次，在三挡全加速过程中，传动系统扭振激励通过驱动桥经悬架传递到车身，与车身结构模态吻合，产生共振，使得车内噪声增大；另外，动力总成悬置隔振性能不满足设计要求，发动机的振动不能有效隔离开来，从而产生低频的振动辐射噪声[6-7].为准确诊断各因素对车内噪声的影响，需对各测点进行噪声振动测试，表1为激励源诊断所需测试的项目.2.1 噪声源分析该车处于开空调工况时，试验人员主观感觉在怠速工况下汽车外部噪声偏大，为验证该问题，对各测点进行噪声频谱分析.图4为怠速开空调工况下外部噪声测点和前中后排噪声频谱图.由图4可知，各外部测点噪声在294，598 Hz处均有明显峰值，车内前排、中排噪声在290 Hz附近有明显峰值，后排噪声在该频率值下无峰值，且声压级较小.在同频率下，外部噪声与车内噪声的主要成分与发动机振动的阶次频率相一致，采用相关性分析法，推测发动机的振动为车内噪声主要激励源之一.2.2 传动系扭振试验分析传动系由传动轴、半轴、主减速器等组成，整个传动系统可以看作为一个多质量的弹性系统，此系统有多个固有频率，当其中一个固有频率与外界激励频率吻合时，传动系会产生扭转共振，经后桥和悬架传至车身，导致车内振动噪声增大.在汽车行驶过程中，若传动轴的质心与传动轴的旋转几何中心不在同一直线上时，传动轴会产生离心力和径向跳动，其引起的振动也会传递到车身，引起车内噪声振动[8]. 传动系统固有频率主要由二阶激振力矩所激发，当前后端传动轴之间夹角增大的时候，二阶振动增加；当传递扭矩增加的时候，二阶激振力矩也随之增加.对于前置后驱车，传动轴扭振模态与车身模态耦合时是车内噪声的主要来源[9].图5为2G-WOT和3G-WOT工况下传动系各测点2阶扭振角速度随发动机转速变化情况，由图5a)可知，在低速阶段，传动系扭振角速度随着发动机转速的升高而下降，且扭振角速度值整体偏大.可明显看到在发动机转速为1 350 r/min时有一个明显的峰值，对应的频率为45 Hz.由图5b)可知，在低速阶段，传动系扭振角速度随着发动机转速的升高而下降.在发动机转速为1 350 r/min时有一个明显的峰值，对应的频率为45 Hz.由图5可知，在发动机转速为1 350 r/min附近时，振动角速度比其他转速位置高出很多.通过各工况的传动系的扭振幅值可以判断传动系扭振固有频率为45 Hz.发动机转速为1 350 r/min附近时，发动机激励频率与传动系扭振频率相同，使扭转振动过大通过后桥和悬架传递到车身，从而引起车内轰鸣噪声.2.3 动力总成悬置隔振性能测试分析2.3.1 怠速开空调工况下悬置隔振性能分析动力总成安装在悬置上，而悬置直接与车身相连，发动机的振动如果没有有效的隔离开来，就会传到汽车各个部位，从而影响驾驶员和乘客的舒适性.动力总成悬置的隔振性能用传递率TdB来衡量，通常情况下当传递率大于20 dB时，认为动力总成悬置的隔振性能达到要求[10].该SUV是前置后驱，发动机纵置，动力总成悬置采用三点布置，左右悬置基本对称，后悬为变速箱悬置.在怠速开空调工况下，利用LMS b对该车各悬置主、被动侧振动值进行测试，得各悬置隔振性能数据见表2.由表2可知，怠速空调关工况下各悬置在X，Y，Z方向上被动侧振动值偏大，且隔振率均小于20 dB，隔振性能远不满足隔振的设计要求.2.3.2 3G-WOT工况下悬置振动与车内噪声相关性分析图6为3G-WOT工况下，各悬置被动侧与前中后排噪声随发动机转速变化的曲线.由图6a)可知，车内噪声与左悬置被动侧振动在1 750，3 900 r/min时均存在峰值；由图6b)～c)可知，车内噪声与右悬置、后悬置被动侧振动在2 700 r/min同时存在峰值，并且由于各悬置隔振性能不达标，使得发动机的振动从各悬置传递到车身，使车内噪声恶化.由于试验样车形状和尺寸已经确定，综合考虑成本及可行性，所以主要通过改变结构振动特性、减少或抑制共振频率处的振动等措施来降低车内噪声.根据上文中各因素对车内噪声的影响的相关试验分析，以及推断出的造成车内噪声偏大的原因，提出两种优化方案，第一种是改进传动系统参数，第二种是对动力总成悬置解耦，并对各方案进行试验验证.3.1 传动系加装TVD优化方案及试验验证对于整车线性振动系统，主减速器输入端的扭转交变力矩即为其激振力.为减小主减速器输入端的交变扭矩，常采用加装阻尼弹性扭转减振器(torsional vibration damper,TVD)的措施，改进传动轴转动惯量，从而改善车内噪声.针对多自由度系统的扭转减振器优化时，通常按照振动能量等效的观点，将多自由度系统看成在共振模态上只有一个自由度在振动，其等效惯量(模态惯量)为式中：Js为等效惯量；[y1,y2,…,yn]T为振型.TVD与传动系统的固有频率关系为=fa=式中：fn为传动系统的固有频率； fa为减振器的固有频率；μ=Jtvd/Js，为减振器的惯量Jtvd 与模态惯量Js的比值；Cc=2Jtvdfn为临界阻尼系数.受简谐激励的等效惯量Js在减振器抑制下的力学模型见图7，其中等效刚度Ks可以由fn=得到.根据最优同调关系，可求出单级扭转减振器的最优刚度及阻尼系数得解析解.由2.2知传动系统固有频率fn为1 350/30=45 Hz.由式(2)可得该SUV传动系统的模态惯量Js大约为0.01 kg·m2，取惯量比μ=0.5，通过式(3)～(4)计算得到扭转减振器参数Jtvd=0.005 kg·m2，Ktvd=152.308 7 N·m/rad，Ctvd=0.617 1 N·m·s/rad，fa=30 Hz.在主减速器输入端即传动轴末端加装固有频率为30 Hz的TVD后，再次进行车内噪声测试.图8为加装TVD前后3G-WOT工况下前中后排噪声对比，由图8可知，加装TVD后，前中后排整体噪声降低约2.8 dB(A)，尤其是消除了发动机转速在1 350 r/min附近时前排噪声的峰值，前排和中排在2 700 r/min附近时的峰值也得到消除.3.2 悬置优化方案及试验验证由发动机隔振理论可知，来自发动机的激振力和来自路面的激振力经过悬置所得到的传递率TdB方程为式中：TdB为传递率；c为黏性阻尼系数；f为激振频率；k为弹簧刚度；m为集中质量.原车状态下各悬置在X，Y，Z三方向的隔振性能均不满足要求，为提高各悬置传递率，通过合理选择橡胶悬置的安装位置和刚度参数，使得动力总成悬置的几个振动模态解耦，减小动力总成与车身之间的振动传递，从而提高车辆的舒适性.由于试验样车悬置安装位置已经确定，经过理论分析，将各悬置在各方向的静刚度全部下调30%，并再次对悬置隔振性能及车内噪声进行试验验证.表3为动力总成悬置解耦后在怠速开空调工况下各悬置隔振性能数据，由表3可知，悬置改进后，其各方向的隔振率均大于20 dB，满足了隔振要求.表4为动力总成悬置解耦后在怠速开空调工况下前中后排噪声对比，其中前排噪声降低4.4dB(A)，中排噪声降低2.9 dB(A)，后排噪声降低约1.6 dB(A).图9为动力总成悬置解耦后3G-WOT工况下前中后排噪声对比.由图9可知，采用解耦后的悬置后，在3G-WOT工况下，前中后排噪声有明显的降低，前排噪声整体降低约5.5 dB(A)，中排噪声整体降低约4.8 dB(A)，后排噪声整体降低约5.2 dB(A)，车内噪声得到显著改善.1) 通过LMS b对车内噪声进行客观测试得知，怠速开空调及3G-WOT工况下车内噪声过大主要因传动系统固有频率与车身模态耦合，且悬置隔振性能不达标引起.2) 为增大传动系转动惯量，提出加装TVD优化方案，车内噪声整体降低约2.8 dB(A)，并且消除了前排噪声在1 350 r/min的峰值.3) 通过对动力总成悬置解耦，将各悬置在各方向的静刚度下调30%，使得各悬置的隔振率满足设计要求，在怠速开空调工况下车内噪声明显降低，其中前排噪声降低约4.4 dB(A)，3G-WOT工况下车内噪声有大幅降低，驾驶员右耳噪声及中后排噪声分别降低5.5,4.8,5.2 dB(A)，车内试验人员主观感受显著改善.【相关文献】[1]庞剑,谌刚,何华.汽车噪声与振动-理论与应用[M].北京:北京理工大学出版社,2006.[2]王媛文,董大伟,鲁志文,等.传动系扭振引起的车内轰鸣声实验[J].振动:测试与诊断,2016,36(1):160-168.[3]HAYASHI K, YAMAGUCHI S, MATSUDA A. Analysis of booming noise in light-duty truck cab[J]. JSAE Review, 2000,21(2):255-257.[4]北京市劳保所.机动车辆定置噪声测量方法:GB/T 14365-93[S].北京:中国标准出版社,1993.[5]庞剑.汽车车身噪声与振动控制[M].北京:机械工业出版社,2015.[6]李文武.某MPV车内轰鸣噪声试验分析与降噪[D]. 镇江：江苏大学,2016.[7]董朝纲.发动机悬置隔振和车内降噪试验研究[D].长春：吉林大学,2007.[8]DAI L, CAO J. A numerical structural-acoustic approach to analysis of interior booming noise and noise reduction in an all-terrain tractor cabin[J]. International Journal of Vehicle Noise and Vibration,2007,3(4):318-338.[9]唐子,董大伟,闫兵,等.前置后驱汽车传动系的动力学分析[J].机械传动,2016(2):108-111.[10]何洋志,陈吉清,兰凤崇.动力总成悬置系统隔振分析及优化[J].现代制造工程,2012(2):80-83.。
门锁系统的优化设计及其对车辆声品质的影响
门锁系统的优化设计及其对车辆声品质的影响门锁系统是车辆重要的安全系统之一，本文将从优化设计的角度探讨如何提升门锁系统的安全性能和对车辆声品质的影响。
首先，门锁系统应具备高强度和高可靠性，以确保车辆内部物品及乘客的安全。
传统的机械式门锁系统容易受到撬杆、锤击等暴力攻击而被破坏，而电子门锁系统则具有更高的安全性能。
优化电子门锁系统的设计可以采用多种措施，例如使用先进的密码学算法、采用高强度的钢材和表面涂层等，以增强门锁系统的抗破坏性。
其次，门锁系统的操作简便、快速是提升驾驶体验的关键之一。
要使门锁系统的操作快捷，可以采用无钥匙进入系统，即使用电子感应卡或智能手机等设备实现自动解锁和上锁。
这样的设计不仅方便，而且提高了车辆的门锁解锁速度和准确度，从而提高了驾驶者和乘客的出行效率和舒适度。
最后，门锁系统的材质和制造工艺对车辆声品质也有着重要的影响。
门锁系统的材质应该选择高质量、低噪声的材质，并采用先进的制造工艺，例如采用激光切割和数控机床等，以使门锁系统的运作更加平稳、无噪音，从而提高车辆的舒适性。
综上所述，门锁系统是车辆安全和驾驶舒适度的重要因素之一，优化门锁系统的设计是提高车辆性能和声品质的关键之一。
要实现这一目标，应该采用先进的材料和制造工艺，充分考虑使用者的需求和便利性，并严格遵守安全标准，以确保车辆的安全性和良好的声品质。
门锁系统的优化设计不仅可以提高车辆的安全性和驾驶舒适度，还可以实现防盗和远程控制等功能。
随着人工智能、物联网、移动支付等技术的发展，门锁系统正朝着更加智能化和多功能化的方向发展。
下面，本文将介绍门锁系统的智能化和多功能化设计。
首先，门锁系统的智能化设计。
随着智能家居和智能车辆技术的快速发展，越来越多的车辆开始采用智能门锁系统。
智能门锁可实现多种操作方式，例如语音控制、手机APP控制、手势识别等。
同时，智能门锁还可进行远程控制和监控，例如用户可以通过手机APP远程开关门，或者实时查看车门的状态和记录。
车辆关门声品质评价方法
车辆关门声品质评价方法日期:目录•引言•关门声音的物理特性评价•感知品质评价•声品质与车辆质量的关系评价•实际应用与改进建议引言良好的声品质能够提升乘客的舒适感，降低驾驶过程中的噪音干扰。
提升乘坐体验塑造品质形象指导产品研发优秀的声品质有助于塑造汽车品牌的品质形象，提高市场竞争力。
通过声品质评价，可以发现产品设计或制造过程中的不足，为产品改进提供依据。
030201声品质评价的意义关门声可以反映车门的密封性和结构刚度，与车辆的安全性密切相关。
安全性关门声的稳定性与车辆零部件的耐用性有关，频繁的异响可能预示着零部件的磨损或松动。
耐用性关门声是乘客在使用车辆时的直观感受之一，良好的关门声品质可以提高用户对车辆品质的认同感。
用户体验车辆关门声的重要性基于主观感受的评价邀请评价人员听取关门声音样本，根据他们的感受和经验进行评分，以获取更贴近实际使用场景的评价结果。
多维度综合评价综合考虑客观指标和主观感受，建立多维度评价体系，全面、准确地评价车辆关门的声品质。
基于客观指标的评价通过采集关门声音信号，分析声音的频率、幅度、持续时间等客观指标，以量化评价关门声的品质。
评价方法的概述关门声音的物理特性评价通过对关门声音进行频谱分析，可以得到声音在不同频率下的强度分布，进一步了解其频率特性。
频谱分析关注关门声音的主频，即能量集中的频率区域，主频的稳定性和与预期频率的符合程度可评价声音品质。
主频识别分析关门声音中的谐波成分，过多的谐波可能导致声音听起来不悦耳或刺耳。
谐波含量声音的频率分析响度感知人类对不同频率声音的响度感知不同，结合听觉特性进行响度评价，以更贴近实际听觉感受。
振幅分析振幅的大小直接影响声音的响度，通过对振幅的测量和分析，可以评价关门声音的强弱。
稳定性评估分析多次关门声音的响度稳定性，稳定的响度表现有助于提升声音品质认知。
声音的振幅和响度精确测量关门声音的持续时间，过长或过短的声音持续时间都可能影响声音品质。
汽车车门有限元分析及综合性能优化
汽车车门有限元分析及综合性能优化钱银超，刘向征，邓卫东，邓赛帮（广州汽车集团股份有限公司汽车工程研究院，广东广州511434）来稿日期：2018-02-06作者简介：钱银超，（1985-），男，安徽砀山人，硕士研究生，工程师，主要研究方向：汽车车身强度耐久及NVH 仿真分析；刘向征，（1978-），男，山东成武人，硕士研究生，工程师，主要研究方向：汽车车身结构优化与疲劳仿真分析1引言车门作为轿车的重要部件，具有缓冲来自外部冲击，隔绝外界噪声的作用。
在汽车开发设计过程中，车门的结构性能已然成为评价汽车品质好坏的重要指标。
车门的主要性能指标包括安装点刚度、强度、NVH 、碰撞以及疲劳耐久等，但这些性能并不是完全一致的，有时甚至是相互矛盾的，如何综合把控车门性能一直是行业内研究的热点和难点。
文献[1]利用MSC.Fatigue 软件，基于Miner 累积损伤理论对某车型后门进行开关耐久分析，并对疲劳寿命危险区域进行了优化设计；文献[2]利用瞬态响应法对某微客车车门进行开关强度分析，在此基础上预测疲劳寿命，并对其进行了试验验证；文献[3]采用Ncode 软件对某SUV 车门进行钣金疲劳损伤分析，并与台架开闭耐久试验进行比对，对薄弱位置进行优化。
上述研究都只是对车门疲劳寿命进行优化改进，并没有结合车门其他方面的性能，而关于车门综合性能优化的研究很少。
以某车型前门为研究对象，针对试验过程中玻璃升降器安装区域开裂现象，利用Ncode 软件，基于E-N 法和Miner 累积损摘要：车门是汽车车身中非常重要的功能部件，在日常使用过程中由于反复的开关，其所受应力尚未达到材料许用应力的情况下，局部区域可能产生疲劳裂纹。
以某车型前门为例，针对试验过程中玻璃升降器安装区域开裂问题，对车门结构进行了局部优化设计。
首先，采用ABAQUS/Explicit 求解器模块计算出冲击应力时间历程，并在Ncode 软件中对前门开关耐久进行了虚拟仿真分析，预测疲劳寿命危险区域。
乘用车侧门关门声音品质研究及应用
乘用车侧门关门声音品质研究及应用作者：周伟胡宏宋大伟俞克胜马保林来源：《汽车科技》2019年第05期摘要：随着车辆的迅速普及，顾客对车辆的使用期望从代步工具，逐渐演变为对造型的个性化需求及对整车各系统舒适性的要求。
作为乘客评价整车的重要标准，车门性能是重要的整车性能之一，其中关门声音品质又是车门的重要性能，在整车开发过程中，关门声音品质的开发是重要的组成部分。
本文首先明确了声音的评价指标，其次对影响因素进行了详细分析，进而提出了控制方法和指标要求。
最后根据相关的试验标准，对设计产品进行试验验证。
通过验证发现，车门的各项性能均能满足开发的目标。
关键词：侧门;闭合速度;操作力;关门声音品质中图分类号：U463.82 文献标识码：A 文章编号：1005-2550（2019）05-0039-05周伟本科毕业于湖北汽车工业学院，硕士毕业于合肥工业大学工程，现就职于奇瑞汽车股份有限公司，任门盖部主任师，主要研究方向为车身门盖系统集成设计。
已发表论文3篇，获专利21项。
前言随着生活水平的提高，汽车的普及，人们对车辆的需求从最简单的出行，发展到对外观、舒适、环保、安全等附加性能的需要。
关门声音作为舒适性的重要组成部分，也是顾客重点关注的地方，因此车门的关闭声音已成为各大主机厂关注的焦点，本文结合前期对车门声音的持续改进，针对声音的优化寻求解决方案。
1 关闭过程中声音评价为了给顾客营造出一种高档豪华的感觉，对于车门关闭过程中，希望出现一种低沉厚重的声音，不希望出现高频的金属撞击声，同时也不希望伴随震颤、杂音及异响的出现。
简单概括说，好的关门声音要涵盖三个方面的基本特征：厚重、低沉、无杂音。
目前研究车门关门声音品质，行业内常用的客观评价指标有：①声压级别②峰值响度③峰值尖锐度等研究表明，主观评价好的车辆关门声有着共同的客观特征，峰值响度和峰值尖锐度数值均较小。
图1.1为常规的关门声音品质测量图片，通过测量设备可以测试出不同关闭速度对应的关门峰值响度和峰值尖锐度。
车门开闭感评价与优化
车门开闭感评价与优化随着社会的不断发展，人们对于汽车的需求越来越高，而车门作为汽车重要的组成部分之一，其使用的顺畅性和安全性也成为了人们购买汽车时必须考虑的因素之一。
因此，本文将从车门的开闭感方面进行评价与优化，以提供一些改善车门使用体验的建议。
一、车门开闭感评价1. 手感车门的手感是指当我们拉门把时所感到的力度和手感，一般细分为触感、抱感、扭感。
良好的手感可提高驾驶舒适感和安全性，减少误操作。
2. 音响车门的开闭对应着不同的声音。
若声音过大，容易引起驾驶者的不适感。
同时，来自闭合时的哒叽嗒叽的噪声以及开启时的啪噔一声也会影响乘坐感。
3. 弹性车门的优良弹性可确保门的闭合牢固，并且减少门在行驶过程中出现松动。
缺乏弹性则使得门易于颤动，对行车安全造成威胁。
二、车门开闭感优化1. 设计售后服务构成高效开闭系统车门的开闭系统是由各种机械和电力设备组成的，设备数量繁多、功能复杂，很容易出现故障。
因此，汽车制造商应该充分考虑到售后服务的需要，确保故障可以及时得到处理，客户满意度得到保障。
2. 采用高端防尘密封物由于路面条件不同，车门经常会受到各种不同的环境条件的影响，例如污垢，石子以及尘土等。
因此，需要在门缝和门框之间采用高端防尘密封物，以保障门的良好开闭感。
3. 优化手感通过采用谷歌人体工程学车门把手设计标杆，可确保手感的最佳化和高质量。
同时，优化汽车车门手感还可以通过调整杆的长度来达到最佳手感。
4. 控制音响可以通过更换车门的密封条来降低开门的声音，减轻驾驶者的难受感。
通过对车门所用材料的选择和处理，也可以大幅降低汽车的闭门噪音。
5. 增加弹性门缝前端为硬质杆样，底部为柔性杆样，中间部分为振动减缓区样。
通过加强弹性，可以使车门更加稳固，减少因路面震动而造成的门松动现象。
总之，车门的开闭感对于驾驶者来说是非常重要的，不仅能带来驾驶的安全和舒适感，也和乘坐者的感受和服务息息相关。
优秀的车门开闭系统需要满足人体工程学设计需求和卓越的品质，而制造商需要通过技术创新来不断提高汽车市场的竞争力。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
某SUV车门关门声品质建模及优化谢明睿;刘海红;吴澍平;丁志勇;陈清爽;张小红【摘要】本文介绍了汽车关门声品质的客观评价方法和评价参数以及关门声品质影响因素等方面的研究现状.在此基础上,针对某SUV车型车门关门声音的响度和尖锐度偏大的问题,进行了关门声的客观测试和特性分析,结合正交实验设计,建立关门声品质优化模型,针对关门声音振颤的问题,结合CAE分析,确定了车门外板高灵敏度区域,并对该区域进行了吸振处理,措施实施后关门声音的响度、尖锐度以及振颤均达到了更好的水平,且关门声主观评价也有明显提升.%Objective methods of evaluating door closing sound quality and assessment parameters were in-troduced in this paper. Main elements that related to door closing sound quality were listed. According to objective tests, orthogonal experiments were designed to choose the best group of lock structures which has the lowest loudness and sharpness. In order to optimize the ring-down time, damper was added on the modal sensitive area of the outer metal plate of the door, referencing the results of CAE calculation, to absolve the door's vibration. The door closing sound quality has been optimized significantly, while the values of loudness, sharpness and ring-down time are rated to a better level. The score of subjective evaluation is improved 0.75 of the front door and 1.09 of the rear door.【期刊名称】《应用声学》【年(卷),期】2017(036)006【总页数】7页(P490-496)【关键词】关门声品质;响度;尖锐度;振颤;优化【作者】谢明睿;刘海红;吴澍平;丁志勇;陈清爽;张小红【作者单位】江铃汽车股份有限公司江西省汽车噪声与振动重点实验室南昌330031;江铃汽车股份有限公司江西省汽车噪声与振动重点实验室南昌 330031;江铃汽车股份有限公司江西省汽车噪声与振动重点实验室南昌 330031;江铃汽车股份有限公司江西省汽车噪声与振动重点实验室南昌 330031;江铃汽车股份有限公司江西省汽车噪声与振动重点实验室南昌 330031;江铃汽车股份有限公司江西省汽车噪声与振动重点实验室南昌 330031【正文语种】中文【中图分类】U463.831 引言较好的关门声品质能够传递出车辆的安全性、舒适性、可靠性、豪华性，影响消费者的选择心理，特别是乘用车和豪华品牌车型。
众多车企及研究机构均对关门声品质的评价方法、影响因素进行了大量的研究，以提升车辆的品质感。
国内关于关门声品质的研究主要集中在以下几个方面：(1)建立主观评价体系，提高关门声品质的分析及控制效率[1]，该研究可提升关门声品质判定效率；(2)在传统的关门声品质客观评价参数的基础上，提出新的客观评价参数，提高主观评价与客观评价相关性[2−4]，这类研究旨在提供更为有效的客观评价指标，但此类算法仍待完善和推广；(3)建立关门声品质预测模型，在设计阶段对关门声品质进行控制[5]。
在上述分析的基础上，从车身子系统如密封条、门锁、锁扣以及车门结构等方面进行优化，提升关门声品质[6−9]。
本文介绍了关门声品质的客观评价方法与评价参数、影响关门声品质的主要因素。
针对某SUV车门关门声品质较差的问题，通过改善门锁和锁扣结构、改善车门外板刚度等方面优化了车门关门声品质。
2 关门声品质评价参数参考国内外相关文献，关门声品质的主要客观评价标准为关门声音的尖锐度、振颤以及响度，同时还会参考波动度和粗糙度。
尖锐度(Sharpness)是衡量声音中高频成分多少的心理学指标，其单位为acum。
振颤(Ringdown)是指两个物体碰撞后产生的声音以及余音的持续时间，单位为ms。
响度(Loudness)是人对声音大小的主观感觉指标，其单位为sone，1 sone 是指1 kHz纯音，声压级为40 dB时的响度。
波动度(Fluctuation)和粗糙度(Roughness)均为调制度，即两个不同幅值、不同频率的波叠加后的效果。
当调制频率在0.5～20 Hz时，调制度为波动度其单位为vacil，当调制频率在20～300 Hz时，调制度为粗糙度，其单位为asper。
此外，国内外还有很多有关关门声品质客观评价参数的研究。
蔺磊等[2]在尖锐度随时间的变化曲线的基础上，提出了新的评价指标尖锐度溢值；杨川等[3]通过计算采集到的汽车关门声信号的伪WINGE-VILLE分布，并对WINGE-VILLE分布的分布系数进行数值处理，得到声品质评价参数(Sound metric based on pseudo WIGNER-VILLE distribution,SMPWVD)；赵丽路等[4]通过对汽车关门声音信号进行EMD分解和Hibert变换，根据瞬时频率对IMF分量进行临界频率带计权并计算能量得到新的关门声品质评价参数(Sound metric based on Hilbert-Huang transform,SMHHT)。
上述几种新的关门声品质客观评价参数均是在传统客观评价参数的基础上延伸的，有一定的优点，但算法需完善和推广。
3 关门声品质的影响因素及优化方法3.1 影响因素在关门过程中，声源主要包括车门与车身的碰撞声、门锁的碰撞声以及车门内外板的噪声辐射，主要影响因素包括车门内外版的结构、车门刚度、锁体和卡板结构、密封条的压紧力以及防撞块，门锁锁扣车身安装面板刚度等。
车身与车门的碰撞是密封条之间的碰撞，以及车门与防撞块的碰撞，声音中低频成分较多，是响度的主要贡献者；门锁碰撞声包括低频和高频成分，其中低频噪声小于车身与车门的碰撞所产生的低频噪声，所以对响度影响较小，而对尖锐度影响很大，相关文献指出，关门噪声中的尖锐度50%以上是由门锁碰撞产生的；车门板的辐射噪声由机械共振引起，以中频为主，是振颤的主要贡献者[10−12]。
3.2 优化方法提升关门声品质通常是通过降低尖锐度、减少振颤以及降低响度来实现的。
降低尖锐度的途径通常包括改进和加强门锁、锁扣，以及改进密封条的结构，降低防撞块的硬度以及抑制车门外板的振动辐射[8−9]；减少振颤的方式主要有改变车门密封胶密封方式，改进车门外板的结构和刚度，包括增加防撞梁、增加补强胶或者贴阻尼以及改进车门内板、内饰板和冲压面板的刚度等[5,10]；降低响度的方法主要是改进车门的几何结构，改变车门内板、车门内饰板和冲压面板的刚度，以及加强门锁和锁扣的刚度。
就提升车门关门声品质，杨川等[3]利用减小模态能量的方法降低关门声音的响度与尖锐度，进而提高关门声品质；蔺磊等[6]通过改进锁体，并在后侧围钣金增加加强阻尼的方案，降低了关门声的响度和尖锐度。
郭冬梅等[7]通过增加车门上门框刚度以及调节车门与车身之间的间隙，提高关门声品质。
李占营[8]较详细的分析了门锁系统中各接触部件(如锁扣和旋转卡板)之间的缓冲设计，以及锁扣的安装点刚度的设计优化等。
陈缓等[9]调整了缓冲块的硬度以及安装干涉量以提高开关门声品质。
4 车门关门声品质优化案例为了使某SUV车型的关门声品质达到一个高级乘用车的水平，对该样车进行了关门声信号采集、关门声信号处理，分析了关门声信号的频谱特性；针对影响关门声品质的相关影响因素进行了优化。
4.1 关门声采样在半消音室内利用Head双耳人工头采集器对该SUV的前门、后门关门声进行采样。
车外人工头的摆放位置如下：人工头高度为171.5 cm，头部鼻尖位置距离门把手中心外侧30 cm，头部鼻尖位置在门把手后端40 cm，肩部与车身平行，如图1所示。
图1 采样位置Fig.1 Test location车辆关门声采样通常进行等关门速度采样和等关门力采样[6]。
为了提高关门声的一致性，本文采用等关门力关门获取关门声音信息。
关门力设置为能将测试样车的前门和后门都关上的最小关门力。
关门采用关门力控制设备，该设备可以显示关门力，便于控制。
因关门声是瞬态冲击信号，所以采集关门声信息的时候采用多次采样，并将采样结果进行平均处理的方法。
4.2 客观评价参数选择本文采集5台不同型号样车的前、后门共10个关门信号，并在听音室回放，组织20个人(2个受过专业训练的NVH工程师、2个NVH工程师以及16个没有NVH经验的产品工程师)对关门声样本进行主观打分(10分制，6分可接受)。
参考文献[13]和文献[14]，利用三角循环误判方法，剔除计权一致性系数较低的两个评价人员的评价数据(84.34%和76.96%)，保留的评价人员的评价数据计权一致性系数均在85%以上，得出5台样车10个关门声信号的主观偏好性。
利用ArtmiS Classic软件计算出各关门声音信号的尖锐度、响度、粗糙度、波动度，并参考文献[12]计算出各声音信号的振颤时间。
利用统计软件计算主观偏好性和上述参数的相关性，结果表明，主观偏好性与尖锐度(R=0.98)和响度(R=0.97)相关性最大，振颤(R=0.82)比粗糙度(R=0.63)对偏好性的影响显著。
故本文对关门声品质的客观评价参数选择尖锐度、响度和振颤。
4.3 关门声信号处理以主观偏好性居中的样车前门和后门关门声信号为例，其时间-频谱图和声压曲线如图2所示。
通过图2可以看出，前门关门声品质优于后门，声压较后门小，且振颤时间短，但前门后门均存在关门声不纯粹的现象，在主关门声之前，还存在高频的噪声。
表1为前后门关门声音的响度、尖锐度、和振颤。
表1 关门声的尖锐度、振颤和响度Table 1Sharpness,ring-down time,and loudness of door closing sound位置尖锐度(acum) 振颤(ms) 响度(sone)前门3.5 616 42后门 3.9 722 45图2 关门声时频图和振颤曲线Fig.2 Time-frequency fi gures and ring-down curves of door closing sound通常，在最小关门力情况下，高端乘用车的车门关门声品质对应的的响度应低于40 sone，尖锐度应小于3.2 acum，振颤即低频噪声的持续时间应在400～500 ms，高频噪声(2 kHz以上)的持续时间应最小化[10−12]。