[发明专利]一种抑制轮胎空腔共振噪音的参数设计方法

说明书

本发明公开了一种抑制轮胎空腔共振噪音的参数设计方法，是将抑制轮胎空腔共振噪音在轮胎内表面贴附的吸声材料等效成满足Delany‑Bazley‑Miki理论模型的流体；再构建基于多域边界元法构建轮胎空腔声模态分析的声学模型；然后使用围道积分法求解非线性特征值问题的特征值，计算内部贴附吸声材料的轮胎空腔特征频率；最后基于轮胎空腔特征频率虚部来表征抑制轮胎空腔共振噪音效果，从而设计出抑制轮胎空腔共振噪音的多孔材料的最佳流阻率、厚度和宽度。本发明能计算内部贴附吸声材料的轮胎空腔频率，为选取抑制轮胎空腔共振噪音的吸声材料参数提供理论依据。

技术领域

本发明是一种抑制轮胎空腔共振噪音的参数设计方法，为轮胎内部贴附吸声材料的参数设计提供依据。

背景技术

在汽车的行驶过程中，凹凸不平的路面对轮胎表面产生激励，轮胎表面发生振动，进而使得胎内空气产生振动。当空气振动达到共振频率时将导致轮胎空腔共振，因而产生较大的空腔共振噪音，这就是轮胎空腔噪声的产生机理；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，这个频率范围，噪声穿透力强，递减慢，直达人耳骨，使人的交感神经紧张等不适，对汽车的驾乘舒适性具有重要影响。

为了抑制轮胎在行驶过程种的空腔噪音，在轮胎内部贴附吸声材料是目前减小轮胎空腔共振的一种有效手段，其中是利用吸音材料的吸音效果抑制轮胎空腔噪音；但吸声材料会影影响轮胎的动态性能。当吸声材料尺寸太大会影响车轮重量以及材料的安装，增加油耗和成本；流阻选择不佳，影响抑制轮胎空腔噪声效果。现有技术中，如何选取吸声材料的最佳流阻以及尺寸目前尚无有效方法。

发明内容

本发明是为避免上述现有技术所存在的不足，提供了一种抑制轮胎空腔共振噪音的参数设计方法，以期能给出吸声材料流阻和尺寸对轮胎空腔共振频率的影响规律，从而为吸声材料的最佳流阻以及合适尺寸提供依据。

本发明为解决技术问题采用如下技术方案：

本发明一种抑制轮胎空腔共振噪音的参数设计方法，所述轮胎空腔是由轮胎内表面与轮辋共同形成的呈环空腔，在轮胎内表面上安装吸声材料层，并沿轮胎周向整圈铺设有环形吸声材料层，且所述环形吸声材料层的横断面呈矩形；其特点是：所述参数设计方法是按如下步骤进行：

步骤1、用Delany-Bazley-Miki等效流体模型表征轮胎内表面上贴附的环形吸声材料层；

步骤2、构建所述吸声材料层的轮胎三维模型，并对所述轮胎三维模型的表面划分单元网格；

步骤3、基于多域边界元法构建轮胎空腔声模态分析的声学模型，并基于所述声学模型，利用式(1)构建多域边界元特征方程：

式(1)中：A为多域边界元系数矩阵；λ表示内部贴附吸声材料轮胎的特征值；表示特征值λ对应的特征向量；

步骤4、使用围道积分法计算内部贴附吸声材料轮胎的特征频率λ及其对应的特征向量基于特征频率λ虚部来表征轮胎空腔共振噪音的抑制程度，从而以特征频率λ虚部绝对值最大对应的环形吸声材料层的流阻率σ，厚度C与宽度L作为能抑制轮胎空腔共振噪音的环形吸声材料层的最佳流阻率、厚度和宽度。

本发明所述的抑制轮胎空腔共振噪音的参数设计方法的特点也在于，所述步骤1是如下过程进行：

将所述环形吸声材料层等效为满足所述Delany-Bazley-Miki等效流体模型的流体，并利用式(2)和式(3)得到等效流体域Ω₂中的复波数k₂和复特征阻抗Z₂：

k₂＝k₁(1+0.122X^-0.618+i0.180X^-0.618) (2)