传递路径分析方法在车内轰鸣声问题上的应用

力都有 x、y、z 三个方向的分量，每一个激励力
分量都对应这 n 个特定的传递路径，那么这个激
励力分量和对应的某个传递路径就产生一个系统
的响应分量。在线性系统假设的基础上，这个由
结构力输入产生的声压则可以表示为式（1）
Pmnk= ∑ Hmnk(ω)×Fnk(ω)
（1）
由式（1）可知，激励力和频响函数是 TPA
1 传递路径分析基础理论
收稿日期 : 2015-03-12 修回日期 : 2015-03-30
1.1 传递路径分析的基本原理 LMS 公司 b 软件中的传递路径贡献量
分析是基于激励源—路径—响应的解决方法。所 有噪声和振动问题都是始于一个激励源，通过空 气传播或结构传播的方式传递到驾驶室内形成乘 员可感知的响应信息，并最终体现为振动噪声的 现象和问题。通过改变激励源、传递路径或响应 中的一个环节或者是改变其中几个因素就可以解 决或缓解振动噪声问题。传递路径分析的意义是 计算从激励源到响应的每条路径的矢量贡献，路 径上各个系统或是零部件的贡献作用就会被识别 出来，并通过改变它的性能参数来解决特定的问 题 [2]。
22 760000
2 500
2 400
2 300
22 210000
2 000
1 900
1 800
11 760000
1 500 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200
30.00
频率 /Hz
图 3 驾驶室后排噪声 colormap 图
Fig.3 Cab back row noise colormap
的 FRF 去计算，它通过被动侧指示点响应乘以
传递函数逆矩阵得到载荷力。
OPAX 法，是在传递路径基本分析方法的基
础上，建立便携的激励源 - 路径 - 响应模型，利
用工况测试结果，使用刚度的参数化模型的方式
和动刚度分段（频率）求取方法，简单和快捷获
取载荷力 [4]。
(3) 传递路径频响函数的获取，对于结构传
Zhang Dong，Kang Fei (Great Wall Motor Co., Ltd. Technology Center, Baoding City, Hebei Province 071000, China) [Abstract] Transfer path analysis (TPA) is a kind of system level solution based on test engineering and data. As a comprehensive way of understanding vibration noise problem, the method of transfer path analysis can be more comprehensive and systematic in fault diagnosis of vibration and noise problem. Several mainstream analysis methods of transfer path analysis are expounded briefly, and then the role of OPAX load identification method in the transfer path analysis is mainly introduced, and applied in the process of trying to solve vehicle interior noise rumble. And its effective screening optimization effect is verified by tests of actual working condition. [Key words] transfer path analysis；OPAX；roaring noise
2 实例应用
2.1 问题描述 某在研 SUV 车型（车型信息见表 1），各挡
位加速过程中在发动机 1 500~1 800 r/min 区间出 现不同程度轰鸣声，主观感受不能接受。以 5 挡 为例说明该问题的排查优化过程，摸底测试数据 如图 1—图 3 所示。
表 1 车辆信息
Tab.1 Vehicle information
第 53 卷 第 5 期 Vol. 53 No. 5
农业装备与车辆工程
AGRICULTURAL EQUIPMENT & VEHICLE ENGINEERING
2015 年 5 月 May 2015
doi:10.3969/j.issn.1673-3142.2015.05.014
传递路径分析方法在车内轰鸣声问题上的应用
62
60
58
56
54
52
50
48
前排
451 200 1 400 1 600
1 800
2 000
2 200
2 400
2 600
后排 2 900
转速 /（r/min）
图 1 驾驶室噪声总级
Fig.1 Cabin noise overall
声压级 /dB(A)
转速 /(r/min)
222222222211111 987654321098765000000000000000000000000000000 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200
驾驶员右耳 后排右侧左耳
排气口 发动机右侧 发动机前侧 发动机左侧 发动机下侧 发动机前围侧
进气口
依照表 2 布置传感器，结构振声传函（结构 传递）和声声传函（空气传递）的测试均是在半消 声试验室进行，振声传函是力锤激励激励点，声声
传函为体积声源激励激励点，车内前、后排麦克风 采集噪声信号；工况数据为 5 挡加速状态，工况数 据除上述测试点外，另外增加与激励点被动侧相对 应的主动侧数据，例如，图 4 为试验测得的发动机 左悬置 Z 向到驾驶室前排的振声传递函数曲线。
图 4 左悬置 Z 至驾驶室前排振声传函 Fig.4 Vibration-noise transfer function
of left mount Z to the front of cab
2.3 传递路径贡献量分析 本文采用 LMS 公司 b 数据采集系统，
城市 SUV 车型通常采用大功率扭矩的发动 机，后轮驱动形式实现较强的越野通过能力和豪 华的舒适性，一直备受众多年轻客户青睐。但如 果车内噪声太大，也会给客户带来不舒适感，影 响客户对车内外各种声音讯号识别、影音系统享 受及驾驶乐趣，容易引起客户抱怨。汽车行驶过 程中往往存在多个激励源，它们经不同的传递路 径到达目标点，在终点噪声和振动相互叠加。
并将其应用于汽车车内轰鸣噪声的排查解决过程中。通过实际工况的测试验证了其有效的排查优化效果。
[ 关键词 ] 传递路径分析；OPAX；轰鸣噪声
[ 中图分类号 ] TB535
[ 文献标识码 ] A
[ 文章编号 ] 1673-3142(2015)05-0059-05
Application of Transfer Path Analysis Method in Car Noise Problem
系统为前置后驱（FR），传动系贯穿整个车身结 构，动力总成 2 阶激励力的传递路径较多，无法 直观判断引起车内轰鸣噪声的各路径贡献比例， 故采用振动噪声的传递路径贡献量分析方法。 2.2 各传递路径输入参数的获取
在各个与动力驱动系统有关的激励输入点布 置振动传感器和麦克风，采集各激励点被动侧到 车内目标点传函，和相应的主、被动侧工况数据。 激励点主、被动侧和目标点的振动和噪声数据， 各测试点命名和对应位置如表 2 所示。
表 2 各测试点命名规则 Tab.2 Test point naming rules
测点命名 L-mount-P R-mount-P B-mount-P shaft-middle-support rear-driveraxle-R-P rear-driveraxle-L-P diaogou1-p diaogou2-p diaogou3-p diaogou4-p diaogou5-p
车型
发动机
离合器 / 变速器
驱动形式
承载式车身 四缸四冲程 双质量飞轮 + 液力变矩器 后驱
SUV 前置（纵置）
6AT
两驱
由图 1—图 3 的数据分析可知，引起该问题 的主要激励源为发动机 2 阶谐次激励力，并伴随 有 52 Hz 左右的轻度共振，由于该车型动力驱动
声压级 /dB(A)
70
68
66
64
在汽车众多的激励源中，动力驱动系统始终 是作用于车身结构的主要激励源，它通过与车身 （车架）的不同安装点经由多个路径在车内形成 特定频率的噪声问题。例如动力总成的振动激励 力经悬置、排气吊钩等路径传递到车身，驱动系 统振动激励力经由传动轴中间支撑、主减速器安 装点等路径传递到车身，引起车身某些固有频率 的振动响应过大，从而产生噪声问题 [1]。
张栋，康菲
（071000 河北省 保定市 长城汽车股份有限公司技术中心）
[ 摘要 ] 传递路径分析（TPA）是一种基于试验工程手段和数据的系统级解决方案，作为一种全面理解振
动噪声问题的方法，传递路径分析能够更加全面和系统地对振动和噪声问题进行故障诊断。首先就传递路
径分析的若干主流分析方法做简要阐述，随后重点介绍 OPAX 载荷识别计算方法在传递路径分析的作用，
递函数，称激励侧为主动方，悬置的车身侧为被
动方，结构传函一般指耦合件的被动方到目标点
的传递路径函数。
(4) 响应合成，按照源、路径、响应的模型 对已获得的激励力和路径频响函数进行合成，计 算出系统的响应，并与实际测试响应进行对比， 只有合成结果达到一致的准确度，各路径的贡献 量分析才有了基础。