CN106769093A - 基于车轮六分力载荷的路噪预测分析方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于车轮六分力载荷的路噪预测分析方法及系统，其中，该方法包括以下步骤：获取传声器和三向加速度传感器位置信息；基于不同路况对待测车辆进行道路试验以获取道路试验测试数据；将待测车辆的车轮拆卸后，利用每个车轮的车轮轴承螺栓将每个车轮轴承与刚性固定支撑进行柔性连接；在声学实验室内采用锤击法进行频率响应函数测试以获取频率响应函数，并获取几何转化矩阵；根据道路试验测试数据、几何转化矩阵和频率响应函数进行车轮六分力载荷计算，以获取车轮中心六分力矩阵；根据车轮中心六分力矩阵预测待测车辆在实际道路工况下的车内噪声，从而无需车轮六分力传感器，解决了采用车轮六分力传感器及特殊工装带来的使用问题。

Description

基于车轮六分力载荷的路噪预测分析方法及系统

技术领域

本发明涉及车辆测试技术领域，特别涉及一种基于车轮六分力载荷的路噪预测分析方法以及一种基于车轮六分力载荷的路噪预测分析系统。

背景技术

更低的噪声级和舒适的车内环境已成为汽车顾客重要的需求之一。在研发制造过程中，降低研发周期，减小工程样车数量，在同一平台衍生出更多的车辆类型，低预算及高性能的要求下，需要更加灵活的预测分析系统及方法对整车NVH(Noise、Vibration、Harshness，噪声、振动、粗糙度)性能进行优化和提升。

通常，在设计的前期阶段对整车进行路面激励NVH分析时，需要建立整车CAE(Computer Aided Engineering,计算机辅助工程)模型，车轮与路面直接接触传递路面的激励，对CAE模型的精度要求较高，但实际情况下，由于车辆运行时车轮受力情况较为复杂，导致建立较为精确的车轮CAE模型非常困难。

相关技术中，有采用车轮六分力传感器来测试车辆运行工况下车轮中心的力和力矩载荷，但由于其价格比较昂贵以及根据轮辋制作特殊的工装，因此一般情况下在NVH分析时获取车轮六分力存在一定的局限性。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术中的技术问题之一。为此，本发明的第一个目的在于提出一种基于车轮六分力载荷的路噪预测分析方法，可基于实际车轮载荷进行车内噪声预测和分析，无需车轮六分力传感器，解决了采用车轮六分力传感器及特殊工装带来的使用问题，并且无需建立车轮模型，就能预测及分析车辆行驶过程中道路激励产生的车内噪声。

本发明的第二个目的在于提出一种基于车轮六分力载荷的路噪预测分析系统。

为达到上述目的，本发明一方面实施例提出的一种基于车轮六分力载荷的路噪预测分析方法，包括以下步骤：获取设置在待测车辆的驾驶员位置和乘员位置的传声器位置信息，并获取设置在所述待测车辆的转向节位置的至少三个三向加速度传感器位置信息；基于不同路况对所述待测车辆进行道路试验以获取传声器和三向加速度传感器的道路试验测试数据；将所述待测车辆的车轮拆卸后，利用每个车轮的车轮轴承螺栓将每个车轮轴承与刚性固定支撑进行柔性连接，并保留设置的传声器和三向加速度传感器；在声学实验室内采用锤击法对拆卸后的待测车辆进行频率响应函数测试以获取传声器和三向加速度传感器的频率响应函数，并获取几何转化矩阵；根据所述道路试验测试数据、所述几何转化矩阵和所述频率响应函数进行车轮六分力载荷计算，以获取车轮中心六分力矩阵；根据所述车轮中心六分力矩阵预测所述待测车辆在实际道路工况下的车内噪声。

根据本发明实施例的基于车轮六分力载荷的路噪预测分析方法，通过试验结合理论计算的方式，即基于待测车辆在各种路面下道路试验和频率响应函数测试预测出待测车辆在行驶工况下的车轮中心六分力载荷，无需车轮六分力传感器，仅使用常规NVH测试所需传感器即可，解决了采用车轮六分力传感器及特殊工装使用的问题，具有明显的普适性。并且可在NVH分析过程中，不建立车轮模型，将预测出的实际六分力载荷输入模型所对应的车轮中心位置，进行分析及优化预测待测车辆行驶过程中道路激励产生的车内噪声。同时，在车内噪声预测以及分析中考虑了车轮转动力矩对车内噪声的影响，对解决激励源或传递路径问题具有实际指导意义。

根据本发明的一个实施例，所述至少三个三向加速度传感器的设置位置与车轮中心位置之间的距离不同。

根据本发明的一个实施例，根据以下公式获取所述几何转化矩阵：

其中，F_xc、F_yc、F_zc为采用所述锤击法时激励点螺栓k在道路试验时输入的X、Y、Z三个平动方向的力，F_x、F_y、F_z、M_xx、M_yy、M_zz为通过所述几何转化矩阵转化后所获得的六分力，所述几何转化矩阵x_ck、y_ck、z_ck为螺栓激励点k到车轮中心位置X、Y、Z方向的距离。

根据本发明的一个实施例，根据以下公式获取所述车轮中心六分力矩阵：

其中，{F_kcp}所述车轮中心六分力矩阵，{X_i}为道路试验时通过传声器和三向加速度传感器所测得的三向加速度和声压级矩阵，通过所述道路试验测试数据获得， 为通过几何转化矩阵转化后的车轮中心位置输入到传声器和三向加速度传感器的频率响应函数矩阵，为频率响应函数测试时测得的螺栓激励点k到传声器和三向加速度传感器的频率响应函数矩阵。

根据本发明的一个实施例，根据以下公式预测所述待测车辆在实际道路工况下的车内噪声：

其中，为转化后车轮中心位置到车内噪声的传递函数，{X_pred}为通过车轮中心六分力载荷输入下预测的所述待测车辆在实际道路工况下的车内噪声。

为达到上述目的，本发明另一方面实施例提出的一种基于车轮六分力载荷的路噪预测分析系统，包括：整车数据采集装置，所述整车数据采集装置包括设置在待测车辆的驾驶员位置和乘员位置的传声器、设置在所述待测车辆的转向节位置的至少三个三向加速度传感器，所述整车数据采集装置用于获取传声器位置信息和三向加速度传感器位置信息，并在基于不同路况对所述待测车辆进行道路试验时获取传声器和三向加速度传感器的道路试验测试数据；第一获取模块，用于在声学实验室内采用锤击法对拆卸后的待测车辆进行频率响应函数测试时获取传声器和三向加速度传感器的频率响应函数，其中，在将所述待测车辆的车轮拆卸后，利用每个车轮的车轮轴承螺栓将每个车轮轴承与刚性固定支撑进行柔性连接，并保留设置的传声器和三向加速度传感器；第二获取模块，用于获取几何转化矩阵；计算模块，用于根据所述道路试验测试数据、所述几何转化矩阵和所述频率响应函数进行车轮六分力载荷计算，以获取车轮中心六分力矩阵；预测模块，用于根据所述车轮中心六分力矩阵预测所述待测车辆在实际道路工况下的车内噪声。

根据本发明实施例的基于车轮六分力载荷的路噪预测分析系统，采用试验结合理论计算的方式，即基于待测车辆在各种路面下道路试验和频率响应函数测试来预测出待测车辆在行驶工况下的车轮中心六分力载荷，无需车轮六分力传感器，仅使用常规NVH测试所需传感器即可，解决了采用车轮六分力传感器及特殊工装使用的问题，具有明显的普适性。并且可在NVH分析过程中，不建立车轮模型，将预测出的实际六分力载荷输入模型所对应的车轮中心位置，进行分析及优化预测待测车辆行驶过程中道路激励产生的车内噪声。同时，在车内噪声预测以及分析中考虑了车轮转动力矩对车内噪声的影响，对解决激励源或传递路径问题具有实际指导意义。

根据本发明的一个实施例，所述至少三个三向加速度传感器的设置位置与车轮中心位置之间的距离不同。

根据本发明的一个实施例，所述第二获取模块根据以下公式获取所述几何转化矩阵：

其中，F_xc、F_yc、F_zc为采用所述锤击法时激励点螺栓k在道路试验时输入的X、Y、Z三个平动方向的力，F_x、F_y、F_z、M_xx、M_yy、M_zz为通过所述几何转化矩阵转化后所获得的六分力，所述几何转化矩阵x_ck、y_ck、z_ck为螺栓激励点k到车轮中心位置X、Y、Z方向的距离。

根据本发明的一个实施例，所述计算模块根据以下公式获取所述车轮中心六分力矩阵：

其中，{F_kcp}所述车轮中心六分力矩阵，{X_i}为道路试验时通过传声器和三向加速度传感器所测得的三向加速度和声压级矩阵，通过所述道路试验测试数据获得， 为通过几何转化矩阵转化后的车轮中心位置输入到传声器和三向加速度传感器的频率响应函数矩阵，为频率响应函数测试时测得的螺栓激励点k到传声器和三向加速度传感器的频率响应函数矩阵。

根据本发明的一个实施例，所述预测模块根据以下公式预测所述待测车辆在实际道路工况下的车内噪声：

其中，为转化后车轮中心位置到车内噪声的传递函数，{X_pred}为通过车轮中心六分力载荷输入下预测的所述待测车辆在实际道路工况下的车内噪声。

附图说明

图1为根据本发明实施例的基于车轮六分力载荷的路噪预测分析方法的流程图；

图2为根据本发明一个实施例的每个车轮的连接状况示意图；以及

图3为根据本发明实施例的基于车轮六分力载荷的路噪预测分析系统的方框示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参考附图来描述本发明实施例提出的基于车轮六分力载荷的路噪预测分析方法以及基于车轮六分力载荷的路噪预测分析系统。

图1为根据本发明实施例的基于车轮六分力载荷的路噪预测分析方法的流程图。如图1所示，该基于车轮六分力载荷的路噪预测分析方法包括以下步骤：

S1，获取设置在待测车辆的驾驶员位置和乘员位置的传声器位置信息，并获取设置在待测车辆的转向节位置的至少三个三向加速度传感器位置信息。

也就是说，对整车数据采集装置的各个传感器的位置进行设置，例如在驾驶员的座椅位置及各个乘客座椅位置设置传声器，在待测车辆的转向节位置分别设置至少三个三向加速度传感器，且至少三个三向加速度传感器的设置位置与车轮中心位置之间的距离不同，即尽可能使至少三个三向加速度传感器位置距离车轮中心点距离不等长。详细记录各个传感器的位置信息，后续进行频率响应函数测试时需使用相同位置的传感器进行测试试验。

S2，基于不同路况对待测车辆进行道路试验以获取传声器和三向加速度传感器的道路试验测试数据。

即言，将待测车辆在各个路面下进行道路试验。具体地，预测及分析道路激励待测车辆行驶噪声时，路面可分别选取不同粗糙等级的路面和光滑路面等进行分析，使用已布置的传感器在定义的路面上按照不同速度完成道路试验，如30km/h～60km/h匀速工况，由于动力总成激励在车辆匀速行驶工况下对路噪贡献较低，因此在后续分析中可忽略其影响。因此，在本发明的实施例中，可根据需要对路面或工况进行补充及拓展，灵活程度高。

S3，将待测车辆的车轮拆卸后，利用每个车轮的车轮轴承螺栓将每个车轮轴承与刚性固定支撑进行柔性连接，并保留设置的传声器和三向加速度传感器。即该步骤为频率响应函数测试前的准备步骤。

也就是说，在对待测车辆进行道路试验之后，将待测车辆移至声学试验室内，并保留道路试验时在转向节和车内布置的三向加速度传感器和传声器。然后拆卸待测车辆的四个车轮，并利用每个车轮的一个车轮轴承螺栓，使用柔性绳索将车轮轴承与刚性固定支撑柔性连接，其目的是保证车轮拆卸及车身支撑后，车辆减震器的位置与原状态车辆停置时位置相同，其中，每个车轮的连接状况可如图2所示。

S4，在声学实验室内采用锤击法对拆卸后的待测车辆进行频率响应函数测试以获取传声器和三向加速度传感器的频率响应函数，并获取几何转化矩阵。

具体地，在本发明的一个实施例中，将车轮螺栓固定回车轮轴承，作为锤击法试验的力锤激励点。分别对四个螺栓沿X、Y、Z三个方向激励，例如如图2所示。然后记录激励点到三向加速度传感器和车内传声器的频率响应函数。

根据本发明的一个实施例，可根据以下公式获取所述几何转化矩阵：

其中，F_xc、F_yc、F_zc为采用所述锤击法时激励点螺栓k在道路试验时输入的X、Y、Z三个平动方向的力，F_x、F_y、F_z、M_xx、M_yy、M_zz为通过所述几何转化矩阵转化后所获得的六分力，所述几何转化矩阵x_ck、y_ck、z_ck为螺栓激励点k到车轮中心位置X、Y、Z方向的距离，如图2所示。

采用几何转化矩阵转化的目的是为了将测试时所得的X、Y、Z三个平动方向的力函数转化为六分力函数，即三个平动和三个转动的力和力矩函数。

S5，根据道路试验测试数据、几何转化矩阵和频率响应函数进行车轮六分力载荷计算，以获取车轮中心六分力矩阵。

根据本发明的一个实施例，可根据以下公式获取所述车轮中心六分力矩阵：

其中，{F_kcp}所述车轮中心六分力矩阵，{X_i}为道路试验时通过传声器和三向加速度传感器所测得的三向加速度和声压级矩阵，通过所述道路试验测试数据获得， 为通过几何转化矩阵转化后的车轮中心位置输入到传声器和三向加速度传感器的频率响应函数矩阵，为频率响应函数测试时测得的螺栓激励点k到传声器和三向加速度传感器的频率响应函数矩阵。

也就是说，根据下述公式(3)的频率响应函数定义，以及通过上述公式(2)和下述公式(4)-(6)的几何转化矩阵推导即可计算出车轮中心六分力矩阵，其中，上述公式(2)中频率响应函数逆矩阵需通过奇异值分解数值方法求逆，从而可提高精度。

其中，{X_i}为道路试验时四个车轮转向节布置的三向加速度传感器和车内传声器所测得的三向加速度和声压级矩阵，为频率响应函数测试时测得的螺栓激励点k到转向节布置的三向加速度传感器及车内传声器的频率响应函数矩阵，{F_k}为道路试验时频率响应函数螺栓激励点k位置的实际载荷矩阵，为通过几何转化矩阵转化后的车轮中心位置输入到四个车轮转向节所布置的三向加速度传感器和车内传声器的频率响应函数矩阵，{F_kcp}为通过几何转化矩阵转化后的车轮中心六分力矩阵。

S6，根据车轮中心六分力矩阵预测待测车辆在实际道路工况下的车内噪声。

在本发明的一个实施例中，可根据以下公式预测所述待测车辆在实际道路工况下的车内噪声：

其中，为转化后车轮中心位置到车内噪声的传递函数，{X_pred}为通过车轮中心六分力载荷输入下预测的所述待测车辆在实际道路工况下的车内噪声。

也就是说，根据上述公式(7)来预测的待测车辆在实际道路工况下的车内噪声，无需建立车轮模型，将预测出的实际六分力载荷输入模型所对应的车轮中心位置，进行分析及优化预测车辆行驶过程中道路激励产生的车内噪声，不仅可用于虚拟车身结构NVH评估，还可用于实车试验问题排查。

因此，在本发明的实施例中，通过试验结合理论计算的方式来预测以及分析待测车辆在实际道路工况下的车内噪声，即通过待测车辆在各种路面下道路试验和频率响应函数测试来预测出待测车辆在行驶工况下的车轮中心六分力载荷，无需车轮六分力传感器，仅使用常规NVH测试所需传感器即可，解决了采用车轮六分力传感器及特殊工装使用的问题，能够普遍适用于车辆测试时的各种工装。并且本发明通过测试三个平动方向的信号，并通过几何矩阵转化可预测出车轮六分力，即三个方向平动力和三个方向转动力矩，延伸了理论分析在车辆工程开发的实际应用。在整车NVH的CAE仿真优化分析中，由于车轮CAE模型建立存在难点，为避免车轮模型精度对后续分析产生的负面影响，采用本发明的方法，在NVH分析过程中，不需要建立车轮模型，将上述预测出的实际六分力载荷输入模型所对应的车轮中心位置，进行分析及优化预测车辆行驶过程中道路激励产生的车内噪声。同时，分析中考虑了车轮转动力矩对车内噪声的影响，对解决激励源或传递路径问题具有实际指导意义。

综上所述，本发明通过试验结合理论计算的方式，解决了工程项目上车轮六分力传感器及特殊工装使用的问题。并在整车NVH的CAE仿真优化分析中，避免车轮CAE模型建立，综合考虑了车辆在实际道路行驶中车轮三个平动力和三个转动力矩输入下对车内路面激励噪声的影响，不仅可用于虚拟车身结构NVH评估，还可用于实车试验问题排查，面向工程应用，具有较强的可操作性。

根据本发明实施例的基于车轮六分力载荷的路噪预测分析方法，通过试验结合理论计算的方式，即基于待测车辆在各种路面下道路试验和频率响应函数测试预测出待测车辆在行驶工况下的车轮中心六分力载荷，无需车轮六分力传感器，仅使用常规NVH测试所需传感器即可，解决了采用车轮六分力传感器及特殊工装使用的问题，具有明显的普适性。并且可在NVH分析过程中，不建立车轮模型，将预测出的实际六分力载荷输入模型所对应的车轮中心位置，进行分析及优化预测待测车辆行驶过程中道路激励产生的车内噪声。同时，在车内噪声预测以及分析中考虑了车轮转动力矩对车内噪声的影响，对解决激励源或传递路径问题具有实际指导意义。

图3为根据本发明实施例的基于车轮六分力载荷的路噪预测分析系统的方框示意图。如图3所示，该基于车轮六分力载荷的路噪预测分析系统包括整车数据采集装置10、第一获取模块20、第二获取模块30、计算模块40和预测模块50。

整车数据采集装置10包括设置在待测车辆的驾驶员位置和乘员位置的传声器、设置在所述待测车辆的转向节位置的至少三个三向加速度传感器，所述整车数据采集装置用于获取传声器位置信息和三向加速度传感器位置信息，并在基于不同路况对所述待测车辆进行道路试验时获取传声器和三向加速度传感器的道路试验测试数据；第一获取模块20用于在声学实验室内采用锤击法对拆卸后的待测车辆进行频率响应函数测试时获取传声器和三向加速度传感器的频率响应函数，其中，在将所述待测车辆的车轮拆卸后，利用每个车轮的车轮轴承螺栓将每个车轮轴承与刚性固定支撑进行柔性连接，并保留设置的传声器和三向加速度传感器；第二获取模块30用于获取几何转化矩阵；计算模块40用于根据所述道路试验测试数据、所述几何转化矩阵和所述频率响应函数进行车轮六分力载荷计算，以获取车轮中心六分力矩阵；预测模块50用于根据所述车轮中心六分力矩阵预测所述待测车辆在实际道路工况下的车内噪声。

根据本发明的一个实施例，所述至少三个三向加速度传感器的设置位置与车轮中心位置之间的距离不同。

在本发明的一个具体实施例中，所述第二获取模块根据以下公式获取所述几何转化矩阵：

其中，F_xc、F_yc、F_zc为采用所述锤击法时激励点螺栓k在道路试验时输入的X、Y、Z三个平动方向的力，F_x、F_y、F_z、M_xx、M_yy、M_zz为通过所述几何转化矩阵转化后所获得的六分力，所述几何转化矩阵x_ck、y_ck、z_ck为螺栓激励点k到车轮中心位置X、Y、Z方向的距离。

并且，所述计算模块根据以下公式获取所述车轮中心六分力矩阵：

其中，{F_kcp}所述车轮中心六分力矩阵，{X_i}为道路试验时通过传声器和三向加速度传感器所测得的三向加速度和声压级矩阵，通过所述道路试验测试数据获得， 为通过几何转化矩阵转化后的车轮中心位置输入到传声器和三向加速度传感器的频率响应函数矩阵，为频率响应函数测试时测得的螺栓激励点k到传声器和三向加速度传感器的频率响应函数矩阵。

在本发明的一个实施例中，所述预测模块根据以下公式预测所述待测车辆在实际道路工况下的车内噪声：

其中，为转化后车轮中心位置到车内噪声的传递函数，{X_pred}为通过车轮中心六分力载荷输入下预测的所述待测车辆在实际道路工况下的车内噪声。

在本发明的实施例中，上述基于车轮六分力载荷的路噪预测分析系统可在搭载底盘骡车阶段，通过整车各种路面下道路试验和锤击法频率响应函数测试计算出整车在行驶工况车轮中心六分力载荷，无需车轮六分力传感器，仅使用常规NVH测试所需传感器即可，解决了采用车轮六分力传感器及特殊工装使用的问题。并且，由于车轮CAE模型建立存在难点，为避免车轮模型精度对后续分析产生的负面影响，该基于车轮六分力载荷的路噪预测分析系统在NVH分析过程中，不建立车轮模型，将上述预测出的实际六分力载荷输入模型所对应的车轮中心位置，进行分析及优化预测车辆行驶过程中道路激励产生的车内噪声，容易实现。

根据本发明实施例的基于车轮六分力载荷的路噪预测分析系统，采用试验结合理论计算的方式，即基于待测车辆在各种路面下道路试验和频率响应函数测试来预测出待测车辆在行驶工况下的车轮中心六分力载荷，无需车轮六分力传感器，仅使用常规NVH测试所需传感器即可，解决了采用车轮六分力传感器及特殊工装使用的问题，具有明显的普适性。并且可在NVH分析过程中，不建立车轮模型，将预测出的实际六分力载荷输入模型所对应的车轮中心位置，进行分析及优化预测待测车辆行驶过程中道路激励产生的车内噪声。同时，在车内噪声预测以及分析中考虑了车轮转动力矩对车内噪声的影响，对解决激励源或传递路径问题具有实际指导意义。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种基于车轮六分力载荷的路噪预测分析方法，其特征在于，包括以下步骤：

获取设置在待测车辆的驾驶员位置和乘员位置的传声器位置信息，并获取设置在所述待测车辆的转向节位置的至少三个三向加速度传感器位置信息；

基于不同路况对所述待测车辆进行道路试验以获取传声器和三向加速度传感器的道路试验测试数据；

将所述待测车辆的车轮拆卸后，利用每个车轮的车轮轴承螺栓将每个车轮轴承与刚性固定支撑进行柔性连接，并保留设置的传声器和三向加速度传感器；

在声学实验室内采用锤击法对拆卸后的待测车辆进行频率响应函数测试以获取传声器和三向加速度传感器的频率响应函数，并获取几何转化矩阵；

根据所述道路试验测试数据、所述几何转化矩阵和所述频率响应函数进行车轮六分力载荷计算，以获取车轮中心六分力矩阵；

根据所述车轮中心六分力矩阵预测所述待测车辆在实际道路工况下的车内噪声。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述至少三个三向加速度传感器的设置位置与车轮中心位置之间的距离不同。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据以下公式获取所述几何转化矩阵：

${\left[\begin{array}{c}{F}_x\\ F_y\\ F_z\\ M_{xx}\\ M_{yy}\\ M_{zz}\end{array}\right]}_k=\[G\]{\left\{\begin{array}{c}{F}_{xc}\\ F_{yc}\\ F_{zc}\end{array}\right\}}_k$

其中，F_xc、F_yc、F_zc为采用所述锤击法时激励点螺栓k在道路试验时输入的X、Y、Z三个平动方向的力，F_x、F_y、F_z、M_xx、M_yy、M_zz为通过所述几何转化矩阵转化后所获得的六分力，所述几何转化矩阵x_ck、y_ck、z_ck为螺栓激励点k到车轮中心位置X、Y、Z方向的距离。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，根据以下公式获取所述车轮中心六分力矩阵：

$\left\{F_{kcp}\right\}=\left\{X_i\right\}{\[H_{\frac{i}{kcp}}\]}^{-1}$

其中，{F_kcp}所述车轮中心六分力矩阵，{X_i}为道路试验时通过传声器和三向加速度传感器所测得的三向加速度和声压级矩阵，通过所述道路试验测试数据获得， 为通过几何转化矩阵转化后的车轮中心位置输入到传声器和三向加速度传感器的频率响应函数矩阵，为频率响应函数测试时测得的螺栓激励点k到传声器和三向加速度传感器的频率响应函数矩阵。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，根据以下公式预测所述待测车辆在实际道路工况下的车内噪声：

$\left\{X_{pred}\right\}=\[H_{\frac{pred}{cp}}\]\left\{F_{kcp}\right\}$

其中，为转化后车轮中心位置到车内噪声的传递函数，{X_pred}为通过车轮中心六分力载荷输入下预测的所述待测车辆在实际道路工况下的车内噪声。

6.一种基于车轮六分力载荷的路噪预测分析系统，其特征在于，包括：

整车数据采集装置，所述整车数据采集装置包括设置在待测车辆的驾驶员位置和乘员位置的传声器、设置在所述待测车辆的转向节位置的至少三个三向加速度传感器，所述整车数据采集装置用于获取传声器位置信息和三向加速度传感器位置信息，并在基于不同路况对所述待测车辆进行道路试验时获取传声器和三向加速度传感器的道路试验测试数据；

第一获取模块，用于在声学实验室内采用锤击法对拆卸后的待测车辆进行频率响应函数测试时获取传声器和三向加速度传感器的频率响应函数，其中，在将所述待测车辆的车轮拆卸后，利用每个车轮的车轮轴承螺栓将每个车轮轴承与刚性固定支撑进行柔性连接，并保留设置的传声器和三向加速度传感器；

第二获取模块，用于获取几何转化矩阵；

计算模块，用于根据所述道路试验测试数据、所述几何转化矩阵和所述频率响应函数进行车轮六分力载荷计算，以获取车轮中心六分力矩阵；

预测模块，用于根据所述车轮中心六分力矩阵预测所述待测车辆在实际道路工况下的车内噪声。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述至少三个三向加速度传感器的设置位置与车轮中心位置之间的距离不同。

8.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述第二获取模块根据以下公式获取所述几何转化矩阵：

${\left[\begin{array}{c}{F}_x\\ F_y\\ F_z\\ M_{xx}\\ M_{yy}\\ M_{zz}\end{array}\right]}_k=\[G\]{\left\{\begin{array}{c}{F}_{xc}\\ F_{yc}\\ F_{zc}\end{array}\right\}}_k$

其中，F_xc、F_yc、F_zc为采用所述锤击法时激励点螺栓k在道路试验时输入的X、Y、Z三个平动方向的力，F_x、F_y、F_z、M_xx、M_yy、M_zz为通过所述几何转化矩阵转化后所获得的六分力，所述几何转化矩阵x_ck、y_ck、z_ck为螺栓激励点k到车轮中心位置X、Y、Z方向的距离。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述计算模块根据以下公式获取所述车轮中心六分力矩阵：

$\left\{F_{kcp}\right\}=\left\{X_i\right\}{\[H_{\frac{i}{kcp}}\]}^{-1}$

其中，{F_kcp}所述车轮中心六分力矩阵，{X_i}为道路试验时通过传声器和三向加速度传感器所测得的三向加速度和声压级矩阵，通过所述道路试验测试数据获得， 为通过几何转化矩阵转化后的车轮中心位置输入到传声器和三向加速度传感器的频率响应函数矩阵，为频率响应函数测试时测得的螺栓激励点k到传声器和三向加速度传感器的频率响应函数矩阵。

10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述预测模块根据以下公式预测所述待测车辆在实际道路工况下的车内噪声：

$\left\{X_{pred}\right\}=\[H_{\frac{pred}{cp}}\]\left\{F_{kcp}\right\}$

其中，为转化后车轮中心位置到车内噪声的传递函数，{X_pred}为通过车轮中心六分力载荷输入下预测的所述待测车辆在实际道路工况下的车内噪声。