轮胎噪声合成与分解技术的研究

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1、轮胎噪声合成与分解技术的研究第1章绪论1.1轮胎噪声研究现状与发展趋势随着现代社会人们生活水平的提高，影响生活环境舒适度的轮胎噪声也越来越受到人们的关注，许多研究学者和轮胎厂家已经开始对其展开了深入的研究。研究表明，当车辆在路面上的行驶速度超过70km/h时，通过改进车辆的机械结构能够降低部分噪声，但这只是交通噪声中极小的一部分，而由轮胎与路面接触产生的花纹噪声占交通噪声的绝大部分。在当前社会的快节奏下，汽车在高速公路上的平均速度能达到甚至超过140km/h,随着速度的提高而产生的噪声污染应该引起环保爱护者和相关研究学者的特别注意，因而新式轮胎未来的发展趋势就是低

2、噪胎。欧美一些发达国家早已制定车辆的噪声极限，超过限定标准的轮胎已被禁止使用，国内的轮胎厂家自主研发生产的产品要想吸引那些欧美发达国家的汽车厂家的注意，首先要保证自己产品的低噪性，因而低噪声轮胎的设计成为当前国内外各大轮胎厂家的开发项目[1]。在刚进入20世纪的早期阶段，研究学者设计了简单的噪声测试系统来进行轮胎噪声的研究，但缺乏对轮胎噪声机理的理论分析。直到20世纪的后阶段，一些学者开始尝试从理论上来研究轮胎噪声，并提出了一些新的噪声评价标准来重新审视轮胎，同时模拟计算的理念也随之被提出来[2]。1971年，NoiseFoundation杂志上关于轮胎发声雏形的

3、论文由名为Hardon的学者发表，他认为花纹槽对空气的吸抽和轮胎与地面的相互挤压是轮胎噪声的形成原因。后来荷兰的学者Mhecle提出了AirPumping（泵浦效应）来定义Hardon提出的轮胎发声模型，从振动理论和力学知识两方面来系统分析轮胎花纹噪声的发声，最后得到的理论公式相当繁琐且实用价值也比较低[3]。..1.2课题及意义物体的机械振动可以产生声音，声波是声音在空气、液体和固体等介质的传播过程中形成的，人们能听到声音是因为声波通过空气传到人耳。一般来说，我们不希望听到的声音，比如交通噪声和工厂噪声等都可称做噪声。噪声污染是世界上三个主要环境问题之一，城市中

4、急剧增多的机动车辆(如客车、轿车等)是环境噪声污染的主要。噪声污染除了危害人类正常的生活环境，对地球上的其他生物也会产生恶劣的影响，噪声的频率和强度越高，其造成的危害越大。噪声的主要危害有：(1)噪声影响人的身体健康。主要是对听觉器官和身体机能的影响，长期生活在有噪声的环境中，由于噪声对人的中枢神经系统的恶性刺激，会造成条件反射异常甚至出现精神错乱，听力也会出现损伤。(2)噪声干扰人的正常工作生活。噪声影响人的睡眠和情绪，睡眠质量的下降会让人感觉疲劳和心烦意乱，因而无法高效率地工作和开心地生活。交通噪声不仅对人们的正常工作生活造成消极的影响，而且直接危害处在噪声污

5、染中的人们特别是驾驶员的身体健康。19世纪60年代许多发达国家的政府和环保机构就出台了限制交通噪声的法律法规，尤其是机动车辆必须要严格符合相关的标准，比如欧盟和美日等主要国家隔一段时间就会对有关的噪声标准和规范重新修订，这一举措在促进车辆噪声降低的同时，也极大的提高了一些高校院所和轮胎厂家对轮胎噪声研究的投入[16]。..第2章轮胎噪声的发声机理与噪声评价2.1轮胎噪声基本概念车辆在公路上高速冲刺时，胎体与路面会产生相互作用力，该力会引起胎体的振动和周围空气的运动，从而产生噪声。该噪声混合包含了多种声音，大致上可划分为两类，如图2-1所示，一类是由胎面的花纹块、槽

6、与地面的作用造成的噪声可简称为花纹噪声，主要包括：花纹块和道路的碰击发声、花纹槽和路面间隙里的气流体积变化生成泵浦噪声、花纹沟碰到路面时气体柱共鸣发声、凹凸路面和胎两者间隙内气体引起的随机噪声；一类是由于轮胎与车体之间的振动产生的，可称为非花纹噪声，主要包括：车胎滚动时气流的涡流出声、轮胎与路面的摩擦发声、胎体的可塑性材料与路面的弹性碰撞发声等[22]。路面是否平整以及公路的材料组成都对噪声的大小具有一定的影响，这些外部环境因素只能寄希望于市政部门对道路条件进行改进，胎花纹结构图案与这些噪声源的关系最大。轮胎产生的噪声经介质传入人耳，人耳会发觉有时听到的噪声大小不

7、一样，在外部环境一致的情况下，主要的原因就是轮胎的花纹结构不一样。在进行轮胎花纹的设计时，车胎的尺寸太大会让降噪变得较为困难，较大的轮胎宽度会造成与路面的接触面变大，产生的噪声也相对高一些，因为宽度大的轮胎引起振动或共鸣的气流的体积比尺寸小的轮胎更大。还有一点要注意的是，在研究轮胎噪声时，发动机在汽车车身中的位置也会对影响人对胎噪声的感受，若是汽车的发动机在车身的前方，坐在车上评判胎噪声大小时，坐在后排基本不会受到发动机噪声的影响，从而能做出更准确的评判。.2.2轮胎噪声的发声机理图2-2为汽车以速度v在路面上行驶时某一瞬间轮胎与路面接触的示意图，轮胎滚过路面会对

8、其产生压力