道路模拟环境中的汽车座椅异响评价方法研究

摘要

汽车噪声按噪声源的时间特性可以分为两类:持续型噪声和间歇型噪声。持续型噪声在车辆正常工作条件下会持续产生，例如发动机噪声、胎噪和风噪等。这些噪声会让用户感到不适，应首先消除。随着汽车品质的不断提高，这类噪声已被不断减小。间歇型噪声（包括Buzz、Squeak和Rattle即异响）变得更加明显，异响现象亟需消除，这样才能继续改善车辆品质。
　　异响现象会发生在汽车内任何两个有相对运动的表面上，其中仪表板、车门和座椅是汽车最容易产生异响的几个部件，占车辆异响问题的50％以上。产生异响的主要原因有接触材料的兼容性差、结构刚度不足、尺寸公差及装配精度控制不好、结构设计不当等。汽车企业常要求座椅供应商的产品有较好的抗异响能力，但目前的测试标准不明确，供应商并不知道他们的产品是否达到了企业的标准，因此需要明确试验方法并选取合适的评价指标以更好地描述产品的异响问题。
　　为了判断汽车座椅是否存在异晌，目前主要通过台架试验来对座椅异响进行主观评价。该方法灵活简单且以用户真实感受为导向，能对异响有全面的了解和评估。但主观评价过度依靠有经验的人员并且一致性较差，得到的评价数据难以进行后续的分析和比较。本课题对座椅异响评价方法进行了探究，以六款座椅在三条典型路面激励下产生的异响现象为研究对象，通过对座椅异响的主客观评价结果进行相关性分析，选择出可反映人耳对异响主观感受的声学参数。在此基础上，建立基于心理声学参数的座椅异响评价模型，以实现对座椅异响的客观评价。该方法贴近工程实践且能将异响现象识别出来。
　　论文主要进行了以下研究工作:
　　(1)研究了异响的产生机理和影响因素，总结了汽车座椅常见的异响现象。然后将座椅按照其异响发生部位分成八个区域，针对座椅不同部位分别进行主客观评价。建立了客观、可重复的座椅异响测试方法。
　　(2)选择出了可较好地激发出座椅异响的典型路面，包括鹅卵石路、比利时路和粗糙沥青路。所选择的路面能模拟出实际使用时较为恶劣的行驶情况。然后用八辆不同的样车进行路谱采集，并对所采集的路谱进行分析和处理，得到座椅异响试验通用载荷谱。最后选取两辆样车分别进行实车路试和座椅异响试验，验证了通用载荷谱的有效性。
　　(3)利用生成的典型道路谱，进行座椅异响试验。五名长期从事异响开发的工程师，分别对六款座椅在三条典型路面激励下各个部位异响进行主观评价。评价方法选取等级评分法。最后统计实验结果，以描述人对异响声音的主观感受。
　　(4)对座椅在典型路面激励下产生的异响进行客观测量，然后对所得数据进行分析和计算，得到相应的声学参数。
　　(5)对所得到声学参数与主观评价结果进行相关性分析，研究客观参数与人的主观感受之间的关系，提取出可以较好反映出人对异响主观感受的声学参数。利用多元回归方法，得到基于响度、粗糙度和尖锐度这三个声学指标的座椅异响评价模型，模型与主观评分值有强相关性，可以用于对异响的评估，实现对座椅异响更为贴近主观感受的评级。进一步完善了座椅异响评价方法。
　　课题创新点:
　　(1)研究生成了座椅异响试验通用载荷谱并验证了其有效性。首先选择出三条典型路面，针对同一路面，用八款不同车型分别进行载荷谱数据采集，然后用取包络线的方法生成座椅异响试验通用载荷谱。最后选取两款样车，分别进行整车路试和座椅异响试验，证明了载荷谱的有效性。通用载荷谱可减少实际工程实践中路谱采集的工作量。
　　(2)提出对座椅不同部位分别进行评价的主客观评价方法，并提取出可反映主观评价结果的声学参数。利用多元线性回归方法，得到基于响度、粗糙度和尖锐度的座椅异响评价模型。评价模型与主观评分值有强相关性，可以用于对异响的评估，实现对座椅异响更为贴近主观感受的评级。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 汽车异响评价国内外研究现状

1．2．2 道路载荷谱国内外研究现状

1．3 课题主要研究内容及技术路线

1．3．1 主要内容

1．3．2 技术路线

第2章 汽车座椅异响评价试验

2．1 引言

2．2 异响概述

2．2．1 尖叫异响机理及影响因素

2．2．2 敲击异响机理及影响因素

2．2．3 常见座椅异晌现象

2．3 实车道路试验与座椅异响试验

2．3．1 实车道路试验

2．3．2 座椅异响试验

2．4 小结

第3章 座椅异响试验通用载荷谱的生成

3．1 引言

3．2 载荷谱振动类型的选择

3．2．1 时间历程

3．2．2 随机振动

3．2．3 异响试验输入方式的选择

3．3 座椅异响试验通用载荷谱的生成

3．3．1 路面的选取

3．3．2 路谱的采集

3．3．3 信号的处理

3．3．4 通用载荷谱的生成

3．4 座椅异响试验通用载荷谱的验证

3．4．1 整车路试座椅异响主观评价

3．4．2 通用载荷谱有效性验证

3．5 小结

第4章 座椅异响主观评价

4．1 引言

4．2 听觉感知特性

4．2．1 人耳听音范围

4．2．2 听觉掩蔽效应

4．2．3 听觉特征频带

4．3 座椅异响主观评价

4．3．1 常用主观评价方法

4．3．2 主观评价方法及试验方案

4．3．3 座椅异响主观评价结果

4．4 小结

第5章 座椅异响客观评价指标的选取与评价模型的建立

5．1 引言

5．2 声学参数的计算

5．2．1 传统声学参数

5．2．2 心理声学参数

5．2．3 客观参数计算结果

5．3 相关性验证与异响客观评价指标的选取

5．3．1 相关分析概述

5．3．2 主客观评价结果相关性分析

5．3．3 客观评价指标的选取

5．4 基于多元线性回归的座椅异响评价模型

5．4．1 多元线性回归

5．4．2 多元线性回归评价模型的建立

5．4．3 多元线性回归评价模型效果检验

5．5 小结

第6章 总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的论文及科研参与情况

附录