考虑旋转效应的弹性车轮降噪效果与影响参数研究

以某款弹性车轮及其原型普通车轮为研究对象,在考虑车轮旋转带来的移动荷载效应和陀螺效应的前提下,应用2.5维结构有限元法和2.5维声学边界元法预测车轮在给定轮轨粗糙度激励下的振动和声辐射;针对40、80和120 km·h^-1三个运行速度,分析了弹性车轮的降噪机理,研究了弹性车轮橡胶层的材料参数对弹性车轮降噪效果的影响。
研究结果表明：车轮旋转使得原本非0节径模态频率处的声功率峰值分叉为2个峰值,其中一个峰值频率比原模态频率高,另一个峰值频率比原模态频率低,2个峰值频率差近似等于车轮的旋转频率乘以2倍的模态节径数;在所考虑的工况下,车轮旋转对车轮声辐射的影响最高达3.2 dB(A),因此,在预测车轮的声辐射时,必须考虑旋转对预测结果的影响;如果橡胶弹性模量太小,则轮箍容易振动,从而有可能辐射比普通车轮更高的噪声;从车轮声辐射的角度,橡胶弹性模量存在一个最佳值,在这个值下,弹性车轮的声功率最低,且低于原型车轮的声功率10 dB(A)以上;增加橡胶阻尼总是有利于车轮噪声的控制,但增加阻尼产生的降噪效果随橡胶弹性模量的增大而降低;对于同一弹性车轮,随着运行速度的提升,相对原型普通车轮的降噪效果不断降低,速度从40 km·h^-1增大到120 km·h^-1,降噪效果降低达4 dB(A)以上。