設(shè)計(jì)開發(fā)

基于Biot理論的汽車輕型隔聲罩開發(fā)

為降低車內(nèi)噪聲，各汽車制造廠商都在研究對(duì)抗噪聲源的技術(shù)。常見的技術(shù)是，使用隔聲罩降低車內(nèi)噪聲。傳統(tǒng)的隔聲罩采用剛性模型的熱固性樹脂材料制造，其隔聲性能與隔聲罩的質(zhì)量呈正比。但是，隨著各國(guó)政府均制定了相應(yīng)的排放和燃油消耗法規(guī)，增加隔聲罩的質(zhì)量雖然可以改善隔聲性能，但卻使整車的質(zhì)量增加。因此，如何在改善隔聲罩隔聲性能的同時(shí)實(shí)現(xiàn)隔聲罩的輕量化，已成為了汽車制造廠商需要解決的難題?；诙嗫撞牧现械恼駝?dòng)傳播理論即Biot理論，利用復(fù)合材料開發(fā)了一種隔聲性能更好的輕型隔聲罩。

設(shè)計(jì)新隔聲罩時(shí)，首先需要先進(jìn)行隔聲罩材料的選擇。由于汽車噪聲峰值只分布在800～2500Hz的頻率段，因而選擇的隔聲罩材料需要對(duì)這個(gè)頻率的噪聲具有良好的隔聲效果。對(duì)新隔聲罩結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，則需要同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)噪聲的隔離與吸收。因而，新隔聲罩采用隔聲層和吸聲層交替排列的形式，隔聲層采用粘彈性薄膜復(fù)合材料，其在隔聲的同時(shí)可抑制隔聲罩發(fā)生的共振，并減少噪聲的輻射。吸聲層則采用具有較好吸聲性能的多孔吸聲泡沫。對(duì)隔聲層的設(shè)計(jì)基于Biot理論，確定噪聲在多孔介質(zhì)中的傳播方程，對(duì)隔聲層的厚度和形狀進(jìn)行設(shè)計(jì)。對(duì)所設(shè)計(jì)的隔聲罩隔聲性能進(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí)，采用一輛豐田汽車公司生產(chǎn)的2.0L乘用車，該車采用金屬帶式無(wú)級(jí)變速器（CVT）。將CVT采用了輕型隔聲罩，并利用聲全息法對(duì)其進(jìn)行了噪聲分析。結(jié)果顯示，與傳統(tǒng)CVT隔聲罩相比，使用新方法設(shè)計(jì)的CVT隔聲罩可以進(jìn)一步降低4dB的噪聲，同時(shí)質(zhì)量只有傳統(tǒng)隔聲罩的1/3。

Kentaro Kimuraet al.SAE 2016-01-0517.

編譯：王祥