CN114117638A - 基于Matlab软件的轮胎半经验噪声分析系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了基于Matlab软件的轮胎半经验噪声分析系统及方法，涉及噪声监测技术领域。根据汽车试验场通过噪声、粗糙路面NVH测试、光滑路面路面NVH测试的测试结果，与主机厂目标性能对照，找出问题车速下的噪声值和相关频率；再通过理论公式根据整车参数和轮胎参数计算出轮胎和车身的固有频率；将固有频率和问题频率作比较，反向推导，能够迅速、准确分析出导致问题噪声的原因。

Description

基于Matlab软件的轮胎半经验噪声分析系统及方法
技术领域
本发明涉及噪声监测技术领域，具体涉及基于Matlab软件的轮胎半经验噪声分析系统及方法。
背景技术
随着新能源电动汽车行业迅猛发展，电动机驱动逐渐代替发动机-变速器传动系统，传动系统噪声占比变小，轮胎噪声占比变大；在轮胎供应商OEM配套过程中，分析轮胎噪声的技术手段主要是通过室内转鼓测试，室外滑行测试，室外NVH主观评价测试，根据LIMSTEST LAB进行数据信号采集，根据问题噪声对照技术要求进行对比分析。其中，室内转鼓测试，室外滑行测试无法分析产生噪声的原因；室外NVH主观评价测试得出的噪声频率分析不够准确。目前为止，没有市场上还没有一款系统能够准确、迅速的反映车辆在行驶过程中产生的问题噪声频率、种类，以便于OEM工程师进行噪声问题的研究和改进。
发明内容
本发明针对上述所述的现有技术中没有能够准确、迅速反应车辆在行驶过程中产生问题噪音频率、种类的技术问题，提供了基于Matlab软件的轮胎半经验噪声分析系统及方法，能够迅速、准确分析出导致问题噪声的原因。
为了解决上述技术问题，本发明提供了基于Matlab软件的轮胎半经验噪声分析系统，包括：
整车和轮胎基本参数模块、NVH技术要求模块、噪声频率对比模块和结果判定与改进措施模块；
所述整车和轮胎基本参数模块包括：整车参数和轮胎参数；
所述NVH技术要求模块为在车辆噪声要求的极限下试验所测得问题频率；
所述噪声频率对比模块为通过理论公式根据整车参数和轮胎参数计算出轮胎和车身的固有频率；
所述结果判定与改进措施模块为将所述固有频率与所述问题频率的数值作比较，来判导致噪声的原因并给出改善噪音的建议。
作为优化，所述整车参数包括：驾驶室的长度*宽度；
所述轮胎参数包括：轮胎充气外直径、着合直径、问题车速、模具花纹节距种类、节距长度、模具瓣数、印痕纵沟长度、印痕半封闭横沟长度、滚动半径、封闭横沟个数。
作为优化，所述问题频率包括粗糙路面问题频率和光滑路面问题频率。
作为优化，所述固有频率计算包括：
一阶空腔模态f1、模瓣冲击频率f2、纵沟风琴管噪声频率f3、半封闭横沟风琴管频率f4、节距冲击频率f5和驾驶室纵向一阶频率f6。
作为优化，所述导致噪声的原因归纳为：空腔噪音、模具偏差冲击噪音、风琴管噪音和花纹冲击噪音。
基于Matlab软件的轮胎半经验噪声分析方法，根据上述所述的系统，包括以下步骤：
S1：根据整车参数和轮胎参数分别计算出：一阶空腔模态f1、模瓣冲击频率f2、纵沟风琴管噪声频率f3、半封闭横沟风琴管频率f4、节距冲击频率f5和驾驶室纵向一阶频率f6；
S2：将问题频率与固有频率f1～f6作比较，找出f1～f6中最接近问题频率的一项；
S3：结果判定，根据理论公式反向推导问题噪音的来源，来判定导致噪声的原因；
S4：根据所述导致噪声的原因给出改善噪声的建议。
本发明相较于现有技术取得了以下技术效果：
(1)根据汽车试验场通过噪声、粗糙路面NVH测试、光滑路面路面NVH测试的测试结果，与主机厂目标性能对照，找出问题车速下的噪声值和相关频率。
(2)问题车速、轮胎半径、着合直径、印痕接地长度作为可变参数进行输入。
(3)手动输入相关参数后，通过Matlab内置计算程序，自动计算出特定参数下的特定噪音频率范围。
(4)把经验公式的理论计算值、室内外噪声实际测试值、主机厂对NVH性能的目标要求数值三者可以进行对比分析，若数值接近，则可对噪声进行分类，得出问题噪声及频率。
(5)本发明专利对轮胎噪声相关测试结果进行总结，对相关轮胎参数进行了集成，通过经验公式内置化，以一个简洁，友好的界面。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1整车和轮胎基本参数模块；
图2为NVH技术要求模块示意图；
图3为噪声频率对比模块示意图；
图4为结果判定与改进措施模块；
图5为轮胎半经验噪声分析系统示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了基于Matlab软件的轮胎半经验噪声分析系统及方法，能够根据汽车试验场通过噪声、粗糙路面NVH测试、光滑路面路面NVH测试的测试结果，与主机厂目标性能对照，找出问题车速下的噪声值和相关频率。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
理论基础为：轮胎行驶时，当外部激励频率与轮胎固有频率相差很大时，轮胎会起到过滤外部激励频率的作用；当激励频率与轮胎固有频率大致相当时，外部激励的震动会被放大，产生更大的噪声。因此找到产生噪声的激励原因及频率范围，即找到问题原因和问题频率，避免轮胎固有频率与车辆零部件(如车架、车身等)固有频率、与噪声源激励频率之间的任何相近匹配。
如图1-5所示，本发明提供了一种基于Matlab软件的轮胎半经验噪声分析系统，包括四大模块，具体为：整车和轮胎基本参数模块(如图1所示)、NVH技术要求模块(如图2所示)、噪声频率对比模块(如图3所示)和结果判定与改进措施模块(如图4所示)；
1)整车和轮胎基本参数模块包括：整车参数和轮胎参数；整车和轮胎基本参数模块作为基础数据，用以计算噪声频率；
整车参数利于工程师对整车有一个基础的了解，以防后期分析过程中，产生误解，与噪声频率计算有关的参数是：驾驶室长度和宽度，可以排除车辆噪声对轮胎噪声的误判。
轮胎参数，包括轮胎充气外直径、着合直径、问题车速、模具花纹节距种类、节距长度、模具瓣数、印痕纵沟长度、印痕半封闭横沟长度、滚动半径、封闭横沟个数。
2)NVH技术要求模块
NVH是三个英文单词的缩写，即Noise(噪声)、Vibration(振动)和Harshness(声振粗糙度，也可以通俗地理解为不平顺性)，为轮胎技术领域常见通用英文名词。本模块为轮胎在不同条件下，包括光滑或者粗糙的路面，轮胎厂家在噪声要求极限下对轮胎进行的试验所测得的速度与噪音的对应关系，即问题车速和问题频率，作为噪声分析的参考依据，按照厂家提供参数要求填写。
3)噪声频率对比模块为通过理论公式根据整车参数和轮胎参数计算出轮胎和车身的固有频率；
所述固有频率计算为根据所述整车参数和所述轮胎参数经过公式计算所得；
①一阶空腔模态f1＝2*c/(π*(d1+d2))
其中，c为声音传播速度340m/s，d1为轮胎充气外直径，d2为轮胎着合直径；
②模瓣冲击频率f2＝(8*v*n)/(2πr*3.6)
其中，v为车辆问题车速，n为模具偏差的n次谐波，r为轮胎滚动半径，8为模具组装8瓣模具。
③纵沟风琴管噪声频率f3＝(m*v*n)/(2πr*3.6)
其中，m为节距数量，v为问题车速，n为模具偏差的n次谐波，r为轮胎滚动半径。
④半封闭横沟风琴管频率f4＝n*v/(4*l)
其中，n为模具偏差的n次谐波，v为问题车速，l为印痕半封闭横沟长度。
⑤节距冲击频率f5＝n*v/2L
其中，n为模具偏差的n次谐波，v为问题车速，L为印痕纵沟长度。
⑥驾驶室纵向一阶频率f6＝c/(2*L2)
其中，c为声音传播速度340m/s，L2为驾驶室纵向长度。
4)结果判定与改进措施模块
所述结果判定与改进措施模块为将所述固有频率与所述问题频率的数值作比较，来判定噪声的种类并给出改善噪音的建议。
经上述计算，将f1～f6中计算所得噪音频率与NVH技术要求模块中测试所得的噪音频率作比较，找出f1～f6中最接近测试所得噪音频率的数值，来判定噪声的种类，将产生的噪音种类归纳为四类，若f1的值与测试所得频率最为接近，通过反向推导，由于c和π为固定值，则噪音问题在于d1和d2数值上，则判定为空腔噪音；依次类推f2为模具偏差冲击噪音，f3、f4为风琴管噪音，f5为花纹冲击噪音。
通过实车评价、经验公式计算、实际噪音测试，经过频率对比得出判定结果并给出改善措施。
风琴管噪声改善：①增大带束层角度，可以使接地形状趋于椭圆/圆形，接地印痕纵沟长度不一致，不产生共振；②花纹沟内加静音筋，消音槽。
花纹冲击节距噪声改善：①尽可能多的不等节距排列；②肩部沟槽错位；③较浅较窄的花纹横沟；④增加钢片，打断节距排序；⑤降低胎面硬度。
空腔噪声改善：①贴静音棉；②减小带束层角度；③增加胎侧厚度；④更高的冠带条密度；⑤更厚的内衬层。
模具偏差冲击噪音改善：①控制硫化二次定型压力；②减小胎胚周长；③修复拼装8瓣模具接缝处；④成型夹持块与活络模块中心重叠。
实际实车测试问题噪声改善措施可根据实际情况进行调整和变化。
本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (6)

1.基于Matlab软件的轮胎半经验噪声分析系统，其特征在于，包括：
整车和轮胎基本参数模块、NVH技术要求模块、噪声频率对比模块和结果判定与改进措施模块；
所述整车和轮胎基本参数模块包括：整车参数和轮胎参数；
所述NVH技术要求模块为在车辆噪声要求的极限下试验所测得问题频率；
所述噪声频率对比模块为通过理论公式根据所述整车参数和轮胎参数计算出轮胎和车身的固有频率；
所述结果判定与改进措施模块为将所述固有频率与所述问题频率的数值作比较，来判定导致噪声的原因并给出改善噪声的建议。
2.根据权利要求1所述的基于Matlab软件的轮胎半经验噪声分析系统，其特征在于，
所述整车参数包括：驾驶室的长度*宽度；
所述轮胎参数包括：轮胎充气外直径、着合直径、问题车速、模具花纹节距种类、节距长度、模具瓣数、印痕纵沟长度、印痕半封闭横沟长度、滚动半径、封闭横沟个数。
3.根据权利要求1所述的基于Matlab软件的轮胎半经验噪声分析系统，其特征在于，所述问题频率包括粗糙路面问题频率和光滑路面问题频率。
4.根据权利要求1所述的基于Matlab软件的轮胎半经验噪声分析系统，其特征在于，所述固有频率计算包括：
一阶空腔模态f1、模瓣冲击频率f2、纵沟风琴管噪声频率f3、半封闭横沟风琴管频率f4、节距冲击频率f5和驾驶室纵向一阶频率f6。
5.根据权利要求1所述的基于Matlab软件的轮胎半经验噪声分析系统，其特征在于，所述导致噪声的原因归纳为：空腔噪音、模具偏差冲击噪音、风琴管噪音和花纹冲击噪音。
6.基于Matlab软件的轮胎半经验噪声分析方法，根据权利要求5所述的系统，其特征在于，包括以下步骤：
S1：根据整车参数和轮胎参数分别计算出：一阶空腔模态f1、模瓣冲击频率f2、纵沟风琴管噪声频率f3、半封闭横沟风琴管频率f4、节距冲击频率f5和驾驶室纵向一阶频率f6；
S2：将问题频率与固有频率f1～f6作比较，找出f1～f6中最接近问题频率的一项；
S3：结果判定，根据理论公式反向推导问题噪音的来源，来判定导致噪声的原因；
S4：根据所述导致噪声的原因给出改善噪声的建议。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN114643818A (zh) * 2022-03-07 2022-06-21 中策橡胶集团股份有限公司 一种基于图像识别的轮胎花纹噪声仿真预测方法、设备和程序产品

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