轮胎气压对汽车振动噪声的影响

文章编号：1006-1355(2011)03-0065-04

轮胎气压对汽车振动噪声的影响

熊建强1，2，黄菊花1，廖群2

（1..南昌大学机电工程学院，南昌330031；

2..江西渝州科技职业学院机电工程学院，江西新余338029）

摘要：影响汽车振动噪声的因素有设计、材料、胎压、结构、路况等，研究轮胎充气压力变化对轮胎和整车振动噪声的影响。通过实验数据和理论分析得知，轮胎刚度与固有频率随轮胎充气压力的升高而增加；悬架与汽车振动特性随轮胎充气压力的变化而有较明显改变；轮胎气压对气泵噪声也有不同程度的影响；胎压对轮胎噪声水平影响不大，而且对实验用轮胎噪声水平影响不具有规律性；胎压升高使得轮胎减振性能下降，增加整车冲击振动感，降低汽车行驶平顺性和乘坐舒适性。因此，合理的轮胎充气压力，不但可以降低和改善整车振动噪声；而且还可以提高汽车行驶平顺性与乘坐舒适性。

关键词：声学；噪声与振动；固有频率；刚度；悬架；轮胎气压

中图分类号：TB533+.1文献标识码：A DOI编码：10.3969/j.issn.1006-1355-2011.03.015 Study on Influence of Tire Pressure on Noise and Vibration of

Vehicle

XIONG Jian-qiang1,2，HUANG Ju-hua1，LIAO Qun2

（1..School of Mechanical&Electrical Engineering,Nanchang University,Nanchang330031,China;

2..School of Mechanical&Electrical Engineering,Jiangxi Yuzhou Scientific&Technological Institute,

Xinyu338029,Jiangxi China）

Abstract:The influencing factors of noise and vibration of vehicles are material,tire pressure,vehicle’s structure,road conditions,and so on.This paper analyzes the influence of the inflation pressure of the tire on the noise and vibration of the vehicles.According to the experimental data and theoretical analysis,tire rigidity and natural frequency will increase with the rise of tire’s inflation pressure;suspension and auto vibration will vary evidently with the change of the tire’s pressure; the tire’s pressure has some influence on air pumping noise;the influence of the tire’s pressure on tire’s noise level is low and irregular;the rise of the tire’s pressure will decline the capability of tire’s vibration absorbing and increase the sense of vibration and shock,and will also reduce the riding comfort of the vehicle.The reasonable tire’s pressure is important for re-ducing the noise and vibration of the entire vehicle.

Key words:noise and vibration;natural frequency;rigidity;suspension;tire pressure

随着汽车数量逐年增多，汽车噪声已成为交通噪声污染的主要来源。近些年，通过对汽车振动噪声的深入分析与研究，汽车结构振动产生的噪声已得到一定的有效控制。相比之下，汽车轮胎噪声随着汽车速度的提升，在整车噪声中所占比例与影响程度也在增大。因此，要减少交通噪声污染，首先要

收稿日期：2010-05-04；修改日期：2010-09-17

作者简介：熊建强（1978-），男，江西南昌人，博士生，研究方向为汽车噪声与振动。

E-mail：jqxiong@ 减少汽车噪声污染，而要减少汽车噪声污染，必须降低汽车轮胎所引起的振动噪声。根据有关噪声源和实测结果分析，轮胎噪声主要是花纹的气泵噪声和花纹块撞击路面噪声[1-4]。而影响和造成轮胎噪声的因素有结构、材料、速度、轮胎气压等，其中轮胎气压是影响汽车噪声与振动的重要因素之一。轮胎气压不但影响轮胎自身的噪声与振动特性；而且还对整车振动噪声特性有较大的影响。因此，研究轮胎气压对汽车振动噪声的影响，对于降低和改善整车振动噪声，以及提高汽车行驶平顺性和乘坐舒适性有着重要意义。

1胎压充气压力对轮胎刚度和固有频率的影响

轮胎刚度特性对汽车振动有较大的影响，而影响轮胎刚度的因素有材料、结构、气压等。在其他条件不变的情况下，进行了轮胎充气压力变化对轮胎刚度影响的实验。现对同种规格的轮胎进行不同充气压力的实验，由实测实验数据分析可得出：轮胎刚度随着充气压力的升高而增加。其主要原因是：充气压力增大使得轮胎内轮廓受到的内部应力相应增加，因此，轮胎刚度也在增加[5-7]。由实验数据得到轮胎径向刚度、纵向刚度、横向刚度随充气压力变化如图（1）、图（2）、图（3）所示,其中a,b,c三条曲线分别是在气压180kPa,250kPa,300kPa下，轮胎纵横

向刚度的变化曲线。

图1充气压力对径向刚度影响关系曲线

Fig.1Relation curve of radial stiffness and tire air

pressure

图2充气压力对轮胎纵向刚度影响关系曲线Fig.2Relation curve of longitudinal stiffness and tire air

pressure

充气压力(kPa)：a－180；b－250；c－300

轮胎刚度随轮胎充气压力的改变而变化，必然会影响到轮胎的振动特性，轮胎振动特性中的固有频率便是改变之一，根据实验实测数据，轮胎固有频率随轮胎充气压力变化如图4所示。

由上述轮胎刚度和固有频率随气压变化图可知，轮胎径向、纵向与横向刚度以及固有频率，随轮

胎充气压力的变化成正比关系。

图3充气压力对轮胎横向刚度影响关系曲线

Fig.3Relation curve of lateral stiffness and tire air pressure 充气压力(kPa)：a－180；b－250；c－

300

图4固有频率随轮胎气压变化曲线

Fig.4Relation curve of natural frequency and tire air pressure 2胎压对轮胎振动噪声影响分析

2.1轮胎花纹块撞击路面的噪声与振动

轮胎在循环滚动过程中，花纹块会撞击路面，特别是当路面坡度较大，会形成一定的撞击振动噪声。在轮胎充气压力较小的情况下，轮胎刚度也相应较低，轮胎撞击突起物时，轮胎变形量大、吸振能力强，会吸收较多的撞击振动能量，从而使得撞击振动噪声较小，减振降噪性能较好。而在轮胎充气压力增加的情况下，轮胎的径向、纵向、横向刚度都增大，使得轮胎撞击突起物时变形量减少，吸收或缓冲撞击振动的能力较差，从而使得轮胎减振性能下降，撞击振动噪声增强，乘坐舒适性大大降低。

2.2轮胎振动

轮胎振动噪声主要包括胎侧和胎面振动噪声，