卡车噪声传递与控制思路

□文 / 王 永 ( 陕西重型汽车有限公司汽车工程研究院 )
《
重
引言
噪声的频率范围为 500 ～ 8 000 Hz。发 隙等。第二种是共振传递，驾驶室某个
型 汽
卡车作为货物运输的工具，其发动 动机噪声非常复杂，包含活塞敲击噪声、 零件受到激励后，激发与零件表面相接 车
机功率、轮胎尺寸、自重均明显大于乘 配气机构噪声、曲轴噪声、齿轮与轴承 触的空气，使空气产生声波，并在介质 》
性中重要的一项，可以被司机和周围环 主要影响因素是制动零件的结构和制造
境直接感受，同时低劣的声品质还容易 精度。本文主要从卡车车内噪声出发，
导致司机进入疲劳驾驶、影响驾驶心理， 给出卡车噪声控制策略。
进而影响行车安全。
1 卡车噪声介绍
卡车噪声从来源分有发动机噪声、 行驶时轮胎产生的噪声、制动噪声和风
期涂胶操作的便利性，图 3 为某卡车白 的耦合。在设计阶段，可通过驾驶室 紧密。一般在声学包设计时会在不同区
车身地板拐角孔洞及处理办法。此外， NTF 分析来避免声腔模态和结构模态 域制定不同的包覆方案，可以先测试体
白车身的干区与湿区过渡区域的焊接搭 耦合，声腔模态一般关注 200 Hz 之内 现所有包覆时总的噪声降低量，然后分
用车，这导致卡车噪声也明显大于乘用 噪声、进气系统噪声、排气系统噪声、 中以波的形式向四周传播。第三种是空
车。重型卡车怠速时的车内噪声与乘用 风扇噪声、发动机机体辐射噪声等。轮 气传播，噪声根据质量定律限定的方
车 60 km/h 行驶时的车内噪声相当， 胎噪声是由车辆轮胎与道路表面之间的 式从一个零件的一个面传递到另外一
2 卡车噪声传递
类和频率分布，同时结合噪声传递路径 进行统筹设计，主要从孔隙控制、低频 噪声控制和高频噪声控制三个方面展开。 3.1 孔隙控制
频程分布测试，需重点关注的噪声频段
卡车噪声传递路径主要有三种。第
白车身孔隙控制是驾驶室孔隙控制
为 50 ～ 1250 Hz，详见图 1。卡车发动 一种是通过驾驶室中的孔隙和缝隙由驾 的基础。在白车身设计时地板、悬置隔振率，
隔音玻璃等，通过全过程的介绍为卡
车车内声品质设计和优化提供了思路
和方案。
参考文献：
Mode1 67Hz (0,0,1） Mode2 70Hz（0,1,0）
[1] Beranek L L，Ver I L.Noise and Vibration Control Engineering：
均为 55 dB 左右。随着生活水平的提高 滚动、滑动及摩擦的相互作用而产生的， 个面。声波在声源边的入射声功率与
和卡车司机的年轻化，卡车舒适性、安 影响轮胎噪声的主要因素有轮胎花纹形 另一边的辐射声功率之比成为声损失
全性受到更多的重视。声品质作为舒适 状、花纹深度、载重大小。制动噪声的 （STL)，详见图 2。
图 6 不同声学包结构的声学损失
卡车的噪声与振动及其控制策略 [M].
和声压分布图
计算结果
北京理工大学出版社，2018:117-118.
25
Principles and Applications[M].
New York：John Wiley and Sons，
Inc.,1992.
Mode3 87Hz（1,0,0） Mode4 91Hz（0,1,1）
[2] [ 美 ] 黄显利 (XianLi Huang).
图 5 某卡车前 4 阶声腔模态频率
卡车噪声传递与控制思路
HEAVY TRUCK
【摘要】卡车噪声频谱分析可以识别出需要重点控制的噪声频段， 文章介绍了针对卡车不同频段噪声需采取的控制措施。对于孔隙传 递，驾驶室气密封是声密封的基础，白车身设计时各总成拐角的孔 洞尺寸需重点控制，附件在白车身上的安装接口需进行良好的空气 和声音封堵。对于结构噪声，通过 NTF 分析可以得出驾驶室声腔模 态频率、振型及声压等级分布，进而可通过模态分离和声学包裹进 行声音优化设计。对于高频噪声，通过“钣金 + 吸声材料 + 硬内 饰材料”的包覆结构，可明显降低驾驶室内噪声。从卡车噪声频谱 和传递路径出发，为降低驾驶室内噪声提供了有针对性的优化思路。 关键词：噪声；传递；卡车；控制
接边处均需在涂装车间涂覆密封胶，并 的模态分布，NTF 分析结果主要受驾 别拆除不同位置的包覆测试对应的隔声
进行高温烘烤固化。
驶室内部形状、内饰材料声学特性和隔 量，最后根据不同区域的贡献量以及成
音棉决定，图 5 为某卡车前 4 阶声腔模 本等因素确定最终的声学包方案。
态频率和声压分布图。声腔模态主要关 3.4 其他噪声控制方法
重点关注换挡、防火墙、组合踏板、空 形状无法更改则需要在通过设计声学包 CAE 技术的发展，可以通过 CAE 手段
调和管线等穿孔零件的密封结构设计， 来降低噪声。
将空气压力与声压相互转化对后视镜、
具体思路可参考图 4。此外，对于白车 3.3 高频噪声控制
遮阳罩等外部突出物的空气噪声进行仿
身上很多非装配使用的工艺孔，需要用
2019 年我国卡车销量为 345 万辆，
3.2 低频噪声控制
在设计声学包时应尽可能减少声学 其中重卡销量为 116 万，重卡噪声不仅
低频噪声主要指频率＜ 200 Hz 的 包的局部压缩、尽可能增加声学包厚度、 影响司机的驾驶舒适性同时也会对周围
噪声，这类噪声主要由轮胎以及底盘振 尽可能增加吸声部件的吸声面积、两个 环境造成噪声污染。本文主要介绍了卡
注频率大小和声压等级的分布，驾驶室
除了常用的声学包裹，还可以通过
图 3 白车身密封性重点关注区域
声腔模态频率与驾驶室结构模态频率需 空腔隔断技术、隔音玻璃、主动降噪技
驾驶室附件均装配在白车身上，所 有 2 Hz 以上的分离，声压较大区域应 术等手段降低车内噪声，图 7 为不同玻
有装配接口均需进行密封处理，尤其需 远离驾驶员和副驾驶员位置，如果内部 璃方案对应的隔音量曲线。此外随着
汽
从图中可以看出，“2 个 1 mm 厚钢板
车
之间充满 100 mm 玻璃纤维”整体隔声
》
效果明显且优于其它方案，在卡车驾驶
室设计中可以采用“钣金 + 吸声材料
图 7 不同玻璃的隔音量
有四种途径传递到驾驶室 优化后的设计方式 + 硬内饰材料”的组合形成双墙声学包 4 总结
图 4 优化设计前后对比
结构来进行噪声降低。
动引起，通过驾驶室悬置将振动传递到 声学包的连接至少有 15 mm 的重合、 车噪声的主要来源以及传递路径，并从
驾驶室，引发驾驶部分零件振动而产生 尽可能利用双墙结构、尽可能减少声学 驾驶室内部噪声出发给出了不同频段噪
的噪声，故也称为结构噪声。降低结构
声控制的具体手段，即驾驶室孔隙控制、
噪声主要通过减小相关零件振动来实
机一般以直列六缸柴油机为主，燃烧噪 驶室外部传递到内部，比如白车身地板 总成四周拐角处容易形成较大的孔洞，
声是柴油机的主要噪声与振动源，燃烧 四周孔隙、前围和地板附件安装接口孔 在设计过程中应尽力避免。如果无法避
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汽车技术
QICHEJISHU
免，需尽量缩小孔洞尺寸，同时考虑后 同时避免驾驶室模态和底盘刚体模态 泄漏 [2]，此外需要尽可能和周边件贴合
卡车高频噪声主要有发动机噪声和 真分析，从而实现设计阶段的噪声控制。
有一定厚度和质量的堵贴或者堵盖进行 车辆行驶时的空气噪声。对于发动机噪
封堵，很薄很轻的堵贴只对液体和灰尘 声主要通过发动机和驾驶室地板的声学
《 有密封作用，隔声作用几乎为零。 重 型
包裹进行控制。图 6 为通过理论计算不 同隔声结构对应的声传递损失曲线 [1]，
图 2 声传递损失 STL 公式
3 卡车噪声控制
噪，但主要是发动机噪声和道路噪声。
卡车噪声控制主要根据卡车噪声种
卡车噪声从声源性质可分为结构噪声和 空气噪声，结构噪声主要在 200 Hz 以 下，空气噪声主要在 200 Hz 以上。通 过某卡车定置升转速车内噪声 1/3 倍
图 1 某卡车定置升转速车内噪声 1/3 倍频程分布