一种车轮隔振性能的测试方法与流程

本发明涉及汽车nvh性能，具体涉及车轮隔振性能的测试方法。

背景技术：

随着新能源汽车的大量普及和传统燃油车动力噪声的有效控制，客户对路噪的感知和抱怨在售后问题中愈发凸显，各大主机厂也愈加重视路噪控制技术方面的研究工作。根据路噪的产生机理和传递方式可以将其分为结构振动噪声和空气传递噪声，前者主要由轮胎受到路面凹凸不平的激励产生振动，经悬架系统向车身传递，最终由车身板件产生辐射噪声；后者主要表现为轮胎沟槽和花纹块与路面接触撞击产生噪音，通过空气介质传播至车内。

为了有效控制结构振动噪声，应当对振动传递路径上的各个系统进行分解，分别提炼出单体的控制指标，表征其振动传递特性的好坏，从而有的放矢的进行改进优化。目前针对车轮性能测试，cn104344937a公开了一种汽车车轮隔振性能测试方法，以车轮力传递率来表征车轮的隔振性能，弥补了该项单体控制指标的空白。cn105510057a公开了一种自由状态下车轮力传递函数测试方法及装置，在cn104344937a的基础上对测试装置进行了巧妙设计，提高了测试工作效率，保证了测试结果的一致性，同时解决了不同车轮的测试通用性问题。

首先，现有技术的测试对象均为轮胎系统，该系统由胎皮和轮圈两个部件装配而成，车轮力传递率仅表征系统级的振动传递特性，无法分解到零部件级的控制指标，因此对部件的具体改进和优化工作指导有限。其次，现有技术都只是测得车轮系统的力传递函数，没有对轮胎系统振动传递特性进行向下分解，进而无法针对性地指导车轮的设计和优化工作。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种车轮隔振性能的测试方法，其利用轮圈和胎皮的侧向刚度比值表征车轮隔振性能，实现轮胎系统振动特性的向下分解，为车轮的设计和优化工作提供针对性的指导。

本发明所述的车轮隔振性能的测试方法，其包括如下步骤：

s1，测定胎皮的刚度。

s2，测定轮圈的侧向刚度。

s21，将轮圈固定于吊架上使其处于自由状态，以轮圈的轮毂中心孔上边缘处为第一测点，以轮圈的轮毂中心孔下边缘处为第二测点，采用锤击法对自由状态下的轮圈进行侧向敲击，得到第一测点的原点频率响应函数h11、第一测点的跨点频率响应函数h12、第二测点的原点频率响应函数h22、第二测点的跨点频率响应函数h21。

s22，对得到的四个频率响应函数进行算术平均求值，得到轮圈虚拟中心的等效原点频率响应函数h00，以等效原点频率响应函数h00中的第一个波谷为轮圈的第一阶侧向模态的反共振峰频率值f2，以等效原点频率响应函数h00中的第一个波峰为轮圈的第一阶侧向模态的共振峰频率值f1。

s23，根据公式计算得到轮圈侧向刚度mw为轮圈质量。

s3，以轮圈的侧向刚度和胎皮的刚度比值表征车轮隔振性能。

进一步，所述s2中锤击法具体包括如下步骤。

a，在第一测点和第二测点上均布置加速度振动传感器，通过连接线将两个加速度振动传感器连接至数据采集系统的输入端，通过连接线将力锤连接至数据采集系统的输入端，所述数据采集系统的输出端与计算机连接。

b，使用力锤敲击第一测点附近区域，通过数据采集系统采集得到力锤的力信号和两个加速度振动传感器的加速度振动信号，以第一测点的加速度振动信号与力锤的力信号之比作为第一测点的原点频率响应函数h11，以第二测点的加速度振动信号与力锤的力信号之比作为第二测点的跨点频率响应函数h21。

c，使用力锤敲击第二测点附近区域，通过数据采集系统采集得到力锤的力信号和两个加速度振动传感器的加速度振动信号，以第二测点的加速度振动信号与力锤的力信号之比作为第二测点的原点频率响应函数h22，以第一测点的加速度振动信号与力锤的力信号之比作为第一测点的跨点频率响应函数h12。

进一步，所述s3中若轮圈的侧向刚度和胎皮的刚度比值≥5，则表示车辆隔振性能满足路噪结构噪声的控制要求，若轮圈的侧向刚度和胎皮的刚度比值＜5，则表示车辆隔振性能不达标。

本发明与现有技术相比具有如下有益效果。

1、本发明分别测定胎皮的刚度和轮圈的侧向刚度，以两者的比值表征车轮隔振性能，进而能够针对性地对轮胎系统的轮圈和胎皮进行设计和优化，使得隔振性能的表征由系统级的振动传递特性分解到零部件级的控制指标。

2、本发明通过锤击法得到两个测点各自的原点频率响应函数和跨点频率响应函数，对测得的四个频率响应函数进行算术平均求值，作为轮圈虚拟中心的等效原点频率响应函数，提取等效原点频率响应函数中的第一个波谷为轮圈的第一阶侧向模态的反共振峰频率值f2，以等效原点频率响应函数中的第一个波峰为轮圈的第一阶侧向模态的共振峰频率值f1；由公式计算得到轮圈侧向刚度，通过试验测试和理论计算相结合的方式，实现了轮胎系统振动传递特性的向下分解，提取了表征轮圈部件侧向刚度特性的参数指标，弥补了该nvh技术领域的空白。同时，为轮圈的设计和优化工作提供针对性的指导，有助于实现整车路噪结构声的良好控制。

附图说明

图1是本发明所述测试方法的设备连接示意图；

图2是本发明轮圈虚拟中心的原点频率响应函数曲线图；

图3是本发明轮圈等效力学振动系统示意图。

图中，1—轮圈，2—吊架，3—柔性绳，4—第一测点，5—第二测点，6—第一激励点，7—第二激励点，8—力锤，9—数据采集系统，10—计算机，11—轮辋，12—轮辐，13—轮毂，14—轮圈虚拟中心。

具体实施方式

下面结合附图对本申请作详细说明。

一种车轮隔振性能的测试方法，其包括如下步骤：

s1，采用常规测试方法测定胎皮的刚度。

s2，测定轮圈的侧向刚度。

s21，参见图1，将轮圈1用柔性绳3悬挂于吊架2上，使得轮圈1处于自由状态，轮圈1包括轮辋11、轮辐12和轮毂13，所述轮辋11与轮辐12的一端固定连接，所述轮辐12的另一端与轮毂13固定连接。所述柔性绳3为具有一定弹性的橡胶绳，轮圈1的重量不超过柔性绳3的承载重量，且轮圈1吊起后的离地间隙不小于150mm，从而实现轮圈自由状态边界条件的模拟。

以轮圈1的轮毂13中心孔上边缘处为第一测点4，以轮圈1的轮毂13中心孔下边缘处为第二测点5，第一测点4和第二测点5以轮毂13中心孔圆心为对称点呈上下对称分布。第一激励点6和第二激励点7均位于轮毂13螺栓安装孔的圆周线上且第一测点4、第二测点5、第一激励点6和第二激励点7位于同一直线上，第一激励点6靠近第一测点4，第二激励点7靠近第二测点5。

采用锤击法对自由状态下的轮圈进行侧向敲击，具体包括如下步骤。

a，在第一测点4和第二测点5上通过蜂蜡粘接的方式固定布置加速度振动传感器，通过连接线将两个加速度振动传感器连接至数据采集系统9的输入端，通过连接线将力锤8连接至数据采集系统9的输入端，所述数据采集系统8的输出端通过网线与计算机10网口连接，由计算机10对采集到的数据进行分析计算。

b，使用力锤8从侧向敲击第一测点4附近的第一激励点6，通过数据采集系统9采集得到力锤8的力信号和两个加速度振动传感器的加速度振动信号，以第一测点4的加速度振动信号与力锤8的力信号之比作为第一测点4的原点频率响应函数h11，以第二测点5的加速度振动信号与力锤8的力信号之比作为第二测点5的跨点频率响应函数h21。

c，使用力锤8从侧向敲击第二测点5附近的第二激励点7，通过数据采集系统9采集得到力锤8的力信号和两个加速度振动传感器的加速度振动信号，以第二测点5的加速度振动信号与力锤8的力信号之比作为第二测点5的原点频率响应函数h22，以第一测点4的加速度振动信号与力锤8的力信号之比作为第一测点4的跨点频率响应函数h12。

s22，对得到的四个频率响应函数进行算术平均求值，参见图2，得到轮圈虚拟中心14的等效原点频率响应函数h00，

对计算得到的等效原点频率响应函数曲线进行波峰和波谷物理意义的识别，以等效原点频率响应函数h00中的第一个波谷为轮圈的第一阶侧向模态的反共振峰频率值f2，以等效原点频率响应函数h00中的第一个波峰为轮圈的第一阶侧向模态的共振峰频率值f1。

s23，分析计算轮圈侧向刚度，参见图3，对自由状态下的轮圈物理模型进行简化假设，忽略轮圈1的结构阻尼，转化为两自由度的无阻尼自由振动系统。其中，轮毂13等效为质量为m1的质量块，轮辋11等效为质量为m2的质量块，轮辐等效为刚度为k的弹簧，该刚度即为轮圈1的侧向刚度。

对上述自由振动系统通过运动微分方程求解：

式中，f为力锤8的力信号，x1为轮毂13位移，x2为轮辋11位移。

联立求解得到自由振动系统的阻抗矩阵z(ω)，

对阻抗矩阵求逆得到自由振动系统的频率响应函数矩阵h(ω)。

式中，ω为自由振动系统的角频率。

提取频率响应函数矩阵h(ω)中第一行第一列元素作为轮毂13等效质心的原点频率响应函数，该值同时也能够作为轮圈虚拟中心14的原点频率响应函数h00(ω)，

时，|h00(ω)|＝0，ω1为自由振动系统的反共振峰对应角频率。

时，|h00(ω)|为最大值，ω2为自由振动系统的共振峰对应角频率。

由角频率与频率之间的关系可得：ω1＝2πf1ω2＝2πf2。

轮圈1的质量mw＝m1+m2。

联立求解得到轮辐12的等效侧向刚度，即轮圈1的侧向刚度k。

s3，以轮圈的侧向刚度和胎皮的刚度比值表征车轮隔振性能，若轮圈的侧向刚度和胎皮的刚度比值≥5，则表示车辆隔振性能满足路噪结构噪声的控制要求，若轮圈的侧向刚度和胎皮的刚度比值＜5，则表示车辆隔振性能不达标。一般地胎皮侧向刚度为固定值，因此，轮圈1侧向刚度值k在一定范围内越大越好。

上述测试方法通过试验测试和理论计算相结合的方式，利用轮圈的侧向刚度和胎皮的刚度比值来表征车轮隔振性能，实现了轮胎系统振动传递特性的向下分解，并且在虚拟中心频率响应函数中提取了表征轮圈部件侧向刚度特性的参数指标，弥补了该nvh技术领域的空白。同时，为车轮的设计和优化工作提供针对性的指导，有助于实现整车路噪结构声的良好控制。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。