[发明专利]一种轮胎空腔共振噪音衰减装置的参数设计方法

说明书

本发明公开了一种轮胎空腔共振噪音衰减装置的参数设计方法，是将轮胎空腔共振噪音衰减装置使用的多孔材料等效成为满足Delany‑Bazley理论模型的流体，根据轮胎空腔内存在的边界条件，求出轮胎腔内声压的特征方程，根据声压特征方程获得空腔共振频率和空腔共振频率对应的特征值，从而设计出多孔材料的厚度和流阻率。本发明在有效降低轮胎空腔共振噪声的同时，更加优化噪音消减装置的参数选择和设计，为轮胎空腔共振噪音衰减装置的材料参数设计提供依据。

技术领域

本发明涉及汽车轮胎噪声控制，更具体地说是一种轮胎空腔共振噪音衰减装置的参数设计方法。

背景技术

车辆在行驶过程中轮胎受地面激励产生噪音，轮胎空腔共振会带来明显的、尖锐噪音。充气轮胎空腔共振噪音直接影响车辆驾乘舒适性。充气轮胎空腔共振噪音的产生是由于汽车在行驶的过程中，当路面凹凸不平时，路面对轮胎表面产生激励，使轮胎表面发生振动，进而使得胎内空气振动，当空气振动达到共振频率时将导致空腔共振，因而产生较大的空腔共振噪音，引起驾乘人员极大不适；充气轮胎空腔共振频率与轮胎空腔的尺寸密切相关，一般在150Hz-250Hz的范围内。

为了降低充气轮胎噪音，目前已有在轮胎空腔中配置吸音材料的相关技术方案，利用吸音材料的吸音效果降低轮胎空腔噪音；但是，吸声材料质量太大会影响车轮重量，增加油耗和成本，而质量太小则不能达到噪音消减的效果；现有技术中，针对减小吸音材料质量和降低噪音，如何能有效选择吸音材料的尺寸、以及材料特性参数等迄今未有公开报导。

发明内容

本发明是为避免上述现有技术所存在的不足，提供一种轮胎空腔共振噪音衰减装置的参数设计方法，以期在有效降低轮胎空腔共振噪声的同时，更加优化噪音消减装置的参数选择和设计，为轮胎空腔共振噪音衰减装置的材料参数设计提供依据。

本发明为解决技术问题采用如下技术方案：

本发明轮胎空腔共振噪音衰减装置的参数设计方法，所述轮胎空腔是指由轮胎内表面与轮辋共同形成的呈环形的轮胎空腔，所述轮胎空腔共振噪音消减装置是安装在轮胎内表面上的多孔材料，所述多孔材料沿轮胎周向整圈铺设为环形多孔材料层，所述环形多孔材料层的横断面呈矩形，所述环形多孔材料层能够在周向分段设置，各段连续拼装在轮胎内表面上；其特点是：所述参数设计方法按如下步骤进行：

步骤1：以轮胎中心为坐标极点，垂直于轮胎轴向建立极坐标系，在所述极坐标系下，轮胎腔内声压p的波动方程由式(1)所表征：

r表示轮胎中心到轮胎空腔内任意一点的距离；θ为所述极坐标系中的角度；

k为声音在传播介质中的波数，k＝ω/c；ω为声音的角频率，ω＝2πf,π为圆周率，f为声音的频率，c为在传播介质的声速；所述的传播介质为气体、液体或固体；

将所述多孔材料等效为满足Delany-Bazley理论模型的流体，则所述流体的特征阻抗Z₂和复波数k₂由式(2)和式(3)所表征：

Z₁为空气的特征阻抗，Z₁＝ρ₁c₁，ρ₁为空气密度，c₁为在空气中的声速，k₁为声音在空气中的波数，k₁＝ω/c₁；σ为所述流体的流阻率，i为虚数单位；

步骤2：将式(1)通过分离变量法分别获得由式(4)所表征的轮胎空腔内在所述流体区域的声压p₁(r)，以及由式(5)所表征的轮胎空腔内在空气区域的声压p₂(r)：