某车型高速路况控制臂产生噪声原因浅析

摘 要：近年来，汽车技术快速发展，人们对汽车提出了更高的要求，同时各大乘用车厂投入更多的精力致力于解决整车NVH问题。此文章介绍了某车型在高速路况下，驾驶室产生“呜呜”噪声，从虚拟仿真分析、噪声频率采集及零部件分析等方面确定控制臂结构为产生噪声的原因，此噪声为风噪。同时针对噪声，制定了解决措施，通过对更改前后车内噪声主观评估，采取的措施有效降低了在高速路况下噪声问题，为后续车型开发提供了噪声解决思路。

关键词：高速路况；风噪；车内噪声；控制臂

随着经济的快速发展及人们生活水平的提高，人们对汽车的要求不再仅仅停留在其可靠性、经济性及动力性方面，对汽车的NVH性能，尤其是车内的噪声提出了更高的要求。生活工作中，我们在享受汽车给我们带来方便的同时，也面临着汽车的一系列问题给我们带来的烦恼，比如零件断裂、行车异响、车身抖动等。下面我们介绍某款汽车高速工况下，驾驶室产生“呜呜”噪声问题，并通过分析验证确定此噪声为汽车高速下控制臂产生的风噪。

1 概述

控制臂为整车安全件，承受着整车簧上质量及来自路面的冲击，设计工程师将更多的精力投入到如何提升其强度方面，而忽略由于结构设计导致出现的风噪问题及其后期的预防。某车型在（100-120）km/h速度在平整路面行驶时，驾驶室产生噪声，经确认噪声来自车辆前部。

2 问题调查

2.1 底盘件确认 对底盘零部件配合位置、外观、紧固件力矩进行确认，未发现零部件运动干涉、配合松动等现象，排除零部件间运动干涉或配合松动引起的噪声；排查零部件检测记录，检测结果满足产品要求，排除由于制造不合格引起的噪声问题。

2.2 频率采集 故障车按照相同的故障再现，并通过滤波分析，发现噪声问题发生频率为560Hz及746Hz，不是阶次频率，与发动机转速无关，怀疑为前悬架控制臂风噪引起。

2.3 仿真分析 模拟车型故障发生条件并对下摆臂进行流场分析，获得整车车速在100km/h的流场分布情况，进一步识别控制臂附近气流的流向。分析模型包括底盘结构、车身外形和发动机舱内部结构等，其中控制臂为中空结构，分析过程中对底盘位置有中间护板和无中间护板两种工况进行对比。为便于描述，将控制臂前侧标记成a，后侧标记成b。在有无中间护板条件下，底盘部位气流流经下摆臂孔洞流线图见图1。从图中可以看出，有中间护板情况下，气流流动较复杂，气流流经护板时，受到护板诱导，其不能直接撞击到控制臂上；在无中间护板条件下，没有护板的诱导，气流在控制臂处遇阻而产生较大波动，当气流流经空隙时，与空隙边角发生摩擦，从而产生风噪声，同时风噪声震动会引起摆臂的传声震动，致使风噪声传入驾驶室内。

图1

图2为有中间护板和无中间护板条件下，控制臂附近局部放大图，两种工况下，气流经护板附近时的速度、大小也发生了变化，无中间护板工况下，气流流经控制臂的速度变化比有中间护板情况下大，如图2中红色区域所示，高速气流直接撞击在控制臂上导致风噪声的产生。

图3为有中间护板和无中间护板条件下，下摆臂内部速度矢量图，两种工况下，控制臂内部气流流速基本相同，其中控制臂孔洞区域气流流速有较大的变化，如图3所示。

图3

通过仿真分析，在没有中间护板工况下，缺少护板的诱导，气流较为直接的作用在控制臂上，导致控制臂出现较大的风噪震动，仅通过增加或调整护板结构无法从根源上消除此风噪，需对控制臂孔洞进行封堵，阻止气流流入控制臂内腔，从而消除该噪声源。

3 优化措施

在保证控制臂使用功能前提下，对控制臂孔洞进行封堵，减少或阻止气流经过孔洞窜入控制臂腔内，降低或消除气流与孔洞边角的摩擦，从而消除或降低风噪声。

4 措施验证

①为验证控制臂每个孔洞对风噪的影响，首先用胶堵将控制臂臂孔1、孔2、孔3及孔4全部封堵，在平整路面以（100-120）km/h速度进行试验，通过验证发现，噪声减弱，且减弱明显，评价可接受。②去除孔1胶堵，以相同试验条件再次进行试验，噪声再次出现，与步骤a结果相比较，噪声明显加强，评价不可接受。③用胶堵再次将孔1进行封堵，然后分别去除孔2、孔3、孔4胶堵，并在相同的试验条件下，依次进行试验，噪声明显减弱，与四孔全部封堵效果一致。④仅对孔1进行封堵，其余孔胶堵全部去除，在相同条件下进行试验，噪声减弱明显，与四孔全部封堵效果一致，可接受。结论：经过实际整车验证，整车以 （100-120）km/h速度行驶时，控制臂产生的噪声主要由孔1引起，通过对孔1封堵后噪声减弱明显，评价可接受。

5 结束语

开发过程中工程师不但要关注产品的可靠性，同时也要评估其结构引起的风噪风险，开发前期借鉴开发经验，通过虚拟分析提前识别产生风噪的风险并进行规避，提高整车的NVH性能。同时出现问题后要结合失效产品去分析，从机理出发，关注关键特性及结构，借助仿真分析，识别可能存在的问题及问题产生的真因，有目的去制定措施，并展开后续验证，积累知识经验。

参考文献：

[1]机械设计手册[M].北京：机械工业出版社，2004.

[2]靳晓雄，等.汽车噪声的预测与控制[M].上海：同济大学出版社，2004.

[3]傅立敏.汽车空气动力学[M].北京：机械工业出版社，2006.

作者简介：彭剑r，身份证号：511381198103178197。