【免责声明】本文仅代表作者本人观点，与和讯网无关。和讯网站对文中陈述、观点判断保持中立，不对所包含内容的准确性、可靠性或完整性提供任何明示或暗示的保证。请读者仅作参考，并请自行承担全部责任。邮箱：news_center@staff.hexun.com
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作者 | CAE之家 仿真秀优秀讲师
首发 | 仿真秀APP
导读：随着新时代新能源汽车的快速崛起，路噪问题在汽车NVH（ Noise、Vibration、Harshness ）中显得越来越重要，也越来越受到顾客的关注，有时候直接影响顾客的购买欲望和意愿，进而直接影响销量和市场占有率。路噪从字面上讲就是路面噪声，表明与路面的特征和道路结构相关，不同的路面对路噪的影响程度各不相同。通常用于研究和评价汽车路噪性能的路面主要有三种，分别是光滑沥青路面、粗糙沥青路面和水泥路面，其中粗糙沥青路面应用相对较多。
下表1为J.K.Power在2018年和2021年列出的IQS-TOP20质量问题，从统计表中可以看出“路噪”永远是顾客关注和抱怨的重要问题。随着新能源汽车的蓬勃发展，路噪因无其他的噪声（如动总噪声，传统油车相比电动汽车的动力噪声更加突出）掩蔽，进而显的更加突出，从而引起了顾客的极大关注。表2为统计的市场上三款TOP10质量问题，从表中可以看出路噪问题的地位逐渐上升，成为大家关注的首席质量问题，也进一步说明路噪在整车NVH性能开发中的重要性和紧迫性。
展开剩余91%表1 J.K.Power在2018年和2021年列出的IQS-TOP20质量问题[1]
表2 市场上三款汽车的TOP10质量问题[1]
一、人耳的特征
汽车行驶中产生的路噪问题，是通过一系列的路径传递，引起结构或空气的共频振动和辐射振动，导致车内声腔体积的变化，传递给人耳进而产生了噪声问题。人耳是一个复杂的系统构造，从外部到内部，主要包括耳廓、外耳、中耳及内耳；其中每一部分都包括很多结构特征。
尤其是鼓膜的功能非常独特，鼓膜为一椭圆形灰白色，半透明的薄膜，位于外耳道和中耳鼓室之间，直径约为1cm。当外界声波传导到鼓膜，引起振动时，鼓膜可将周围振动集中到中央，经锤骨柄传入内耳，再经过听神经对大脑听中枢产生神经冲动，从而产生听觉。
鼓膜的作用有传导声音、保护耳朵内部结构，防止外来异物进入中耳造成感染。如声音传导，耳廓收集来的声波通过外耳道传到鼓膜，引起鼓发生震动，鼓膜的震动，通过中耳的听小骨传到内耳，刺激周围神经，让神经冲动传到大脑产生听觉。鼓膜很脆弱，长时间的戴耳机，可能会引起鼓膜穿孔发炎等。
鼓膜由于对外耳道和中耳腔分隔开，可以阻止外来异物、细菌、液体等进入中耳腔，从而防止感染。当鼓膜穿孔时，其保护作用会减退，可造成中耳炎、中耳积液甚至耳聋等，由此可见人耳是一个非常重要的感知结构。
外部声音的变化及压强的改变都会引起人耳内部结构的振动或传递，有些声音（如噪声）会引起人的大脑神经的极度不舒服，可能会在极短的时间内导致人血压上升，引起烦躁等一系列表征，由此可见不适宜的声音会让人不愉悦。
图1 人耳的构造
二、路噪相关基础
图2在路面上行驶中的汽车
如汽车以一定的速度（如50kph)行驶在粗糙沥青路面时，感觉到明显的轰鸣，有时候这种感受（压耳感）非常难受，直接影响乘客的乘坐舒适性，甚至引起极大的厌烦。汽车路噪整体上讲是指在汽车行驶过程中，由于轮胎与路面之间不断的碰撞和摩擦等相互作用，对车内产生振动或噪声。从产生机理来看，一般分为结构噪声和空气噪声。
结构噪声是指路面激励通过轮胎、底盘悬架和车身结构在车内形成的中低频噪声。空气噪声是指轮胎与路面之间相互作用产生的噪声通过空气传入车内的中高频噪声。从频率特性来看，路噪分为低频路噪、中频路噪及高频路噪。
1）低频路噪一般频率为20~300Hz，主要是结构声传递，这是较常用的结构分析频率段。
2）中频路噪一般频率为300~500Hz，主要是结构声和空气声传递。
3）高频路噪一般频率为400~8000Hz，主要是空气声传递。
图3为路噪的主要频率分布，从图中可以看出，路噪的涉及频率非常宽广，从50Hz以下的低速轰鸣声到200Hz的高速轰鸣声，涵盖在人耳的可听声音频率范围内（20-20000Hz）。
图3路噪频率分布
空气声与结构声的区别在于传递路径的不同，空气声是指声源发出的声音直接向外辐射，在空气中进行传播，最后到达接受者的位置。结构声是指激励源激励结构振动，通过结构振动引起车内的结构振动或噪声。
图4 路噪的主要传递路径分析
由于汽车是一个复杂的系统，其路噪的影响因素非常多且广；从图4的路噪传递路径分析看，路噪与路面、轮胎、轮辋、悬架、车身、衬套、密封等系统或结构相关。从性能方面看，与轮胎或轮辋的刚度、轴头HUB及轴承的刚度、各系统的模态、安装点动刚度、安装点的传递函数、衬套刚度、隔振率、车身的刚度、车身局部板件的模态及局部刚度等相关。
三、路噪仿真如何开展
从路噪的产生机理来看，路噪能否通过仿真手段来解决，有没有好的解决路噪问题的方法？本文作者通过总结和梳理多年的整车NVH仿真及开发经验，总结出一套非常全面的路噪仿真开发解决方案，涉及路噪仿真方法的梳理、每一种仿真方法的保姆级教程以及不同的路噪优化方法和实战技巧。本文作者梳理的全网首套路噪仿真解决视频课程主要目录及内容整体如下表3。
表3 整车路噪仿真及优化实战应用41讲[2]
1、通过梳理和总结路噪仿真方法，如采用路面载荷谱（或VPG）加载，可以考虑轮胎结构的特性（如轮胎的模态、刚度、传递率等）。路面谱的建模方法及数据技巧，以及基于路面的整车路噪仿真建模及分析；采用基于路面谱的不同仿真方法的结果对比如图5所示，如通过将计算得到传递函数的模进行平方，然后再与路面PSD相乘，得到响应处的的PSD谱，再进行FFT转换，即可得到响应。
图5基于虚拟路面谱的两种路噪方法结果对比
2、基于轮心力的整车路噪仿真，可以暂时不考虑前期无法获得的复杂轮胎模型，也不用轮胎对进行建模、对标、降阶及转换。通过轮心力的分析同样可以得到所关注的整车路噪问题。同时也可以进行传递路径分析，找到关注问题频率的关键贡献，如路径、安装点刚度、传递函数等，如图6和图7所示。
图6基于轮心力的整车路噪仿真
图7基于轮心力的整车路噪传递路分析
3、基于Testlab的整车路噪仿真，可以快速的进行载荷识别及传递路径分析，通过传递路径分析，同样可以找到关注问题频率的关键贡献，如路径、安装点刚度、传递函数等，如图8所示。
图8基于Testlab的整车路噪建模及传递路径分析
当然路噪仿真方法有很多种，每一种都有自己相适应的解决方案和技巧，更多方法及技巧请关注本套课程。
四、路噪优化如何开展
1、路噪拓扑优化
在遇到路噪问题时，能否有优化方法进行快速的问题锁定和解决方案呢？当然有其盾必有其矛，同样有其矛必有其盾。路噪方法同样有很多种，如通过进行整车路噪的拓扑优化可以快速识别薄弱区域进而进行优化，如图9所示。
图9整车路噪拓扑优化分析结果及效果对比
2、路噪设计灵敏度优化
如在实际路噪中发现有很多问题是与隔振率有关，可以通过对衬套的刚度进行优化，进而快速对问题进行锁定，如通过设计灵敏度分析优化，得到某衬套的刚度结果如图10所示。通过优化后的衬套刚度为0.3733*560N/mm=209.048N/mm。同样可以对厚度进行快速的设计灵敏度优化。
注:目标纵坐标初始值为1.43938e-7/1e-9=143.938；优化后为1e-9*0.00345931=3.45931e-11，与优化后的响应曲线结果一致。
图10整车路噪衬套刚度优化结果
六、整车路噪仿真保姆级教程
《汽车NVH一本通》配套视频教程：汽车主机厂整车路噪仿真及优化实战应用41讲——全解汽车路噪工程仿真及优化技术，涵盖理论/路谱/建模方法及技巧/数据处理/优化方法及技巧/路噪仿真方法/噪声/ 优化策略技术。本课程理论与实际相结合，注重实际项目的实战， 希望对仿真学习者有所帮助。以下是课程大纲
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券后价：1899元（原价：1999元 ）
课程可回放，可开具发票、不定期加餐
提供vip群交流、知识圈答疑和模型下载
通过本套课程可以得到以下（不仅限）：
（1）掌握路噪产生的机理及原因；
（2）掌握整车路噪仿真分析的工作流程、注意事项及必备技能
（3）掌握国内主机厂路噪的仿真方法和标准规范
（4）掌握路面谱的程序建模方法和技巧
（5）掌握路面谱的数据转换方法和技巧
（6）掌握基于路面谱的路噪仿真方法、技巧和流程
（7）掌握实际路谱载荷的轮心力数据处理仿真方法、技巧和流程
（8）掌握实际路谱载荷路噪的不同传递路径仿真方法、技巧和流程
（9）掌握基于Testlab的路噪载荷识别方法和技巧
（10）掌握基于Testlab的路噪TPA建模方法和技巧
（11）掌握基于Virtulab的路噪分析方法和技巧
（12）掌握路噪仿真中模态、动刚度、隔振、NTF及ODS等相关基础理论
（13）掌握实际路谱载荷路噪拓扑建模技巧及分析流程
（14）掌握实际路谱载荷路噪设计灵敏度建模技巧及分析流程
（15）掌握及积累路噪实际问题的解决方法、流程和经验积累
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注：购买课程的可以加入专属学习交流群，同时根据需要可提供相关的学习模型，提供的学习模型仅供购买者自己使用，需要整车学习模型的请联系作者本人。
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六、写在最后
汽车NVH（ Noise、Vibration、Harshness ）在行业里素有“汽车玄学”之称，其中路噪NVH更加玄，《汽车NVH一本通》配套视频教程：汽车主机厂整车路噪仿真及优化实战应用41讲——全解汽车路噪工程仿真及优化技术，涵盖理论/路谱/建模方法及技巧/数据处理/优化方法及技巧/路噪仿真方法/噪声/ 优化策略技术。本课程理论与实际相结合，注重实际项目的实战，希望对仿真学习者有所帮助。
参考文献：
[1] 汽车路噪控制理论与应用[M],庞剑博士,2024.5,机械工业出版社
[2] 汽车NVH一本通,建模、优化与应用[M],成传胜,2023.10,机械工业出版社
[3] 个人总结股票的资金杠杆
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