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原文传递汽车驾驶室人机声环境的理论与实验研究

论文题名：	汽车驾驶室人机声环境的理论与实验研究
关键词：	汽车设计;驾驶室结构;噪声抑制;吸声系数
摘要：	汽车驾驶室乘坐舒适性是汽车性能的一个重要指标。汽车乘坐舒适性主要是保持汽车在行驶过程中产生的振动与噪声对乘员的影响控制在一定的范围之内。车内噪声的控制水平已成为衡量乘用车质量的重要标志之一。汽车驾驶室噪声不仅影响人们的身体健康，影响驾驶员的正常的工作，而且也是降低驾驶员的驾驶效率、导致各种交通事故的主要根源。本文对汽车驾驶室噪声环境系统进行了研究，提出了汽车驾驶室吸声材料吸声系数简便计算和测量的方法，利用传递矩阵法分析了汽车驾驶室多层吸声材料的特性，提出了汽车驾驶室反射声功率最小的吸声方法，并对某车型皮卡车驾驶室噪声进行了建模和仿真分析，验证了本方法的有效性。最后，对汽车驾驶室吸声材料的最优布局问题进行了深入研究，得到了一组最优布局方案。本项研究为汽车驾驶室的吸声降噪技术实用的工程化提供了理论基础。　　本研究主要内容包括：⑴提出了汽车驾驶室吸声材料吸声系数的一种简便计算方法。根据汽车驾驶室吸声材料声阻抗率布置，得到汽车驾驶室吸声材料流阻率和孔隙率的计算公式，计算出流阻率和孔隙率，根据求得的吸声材料的流阻率和孔隙率，可以计算出汽车驾驶室吸声材料吸声系数，为理论计算汽车驾驶室吸声材料吸声系数提供了一种简便方法。⑵利用传递矩阵分析汽车吸声材料吸声特性。选择均匀的吸声材料，多层叠加布置在汽车驾驶室内，首先计算两层吸声材料布置的声压与质点振动速度之间的关系；再将钢板前第n层、第n1层分离考虑，由此推导多层吸声材料布置于汽车驾驶室内部的吸声系数公式。最后对汽车驾驶室厚度不相同的三层吸声材料进行吸声系数计算和测量，证明该方法的正确性和应用性。⑶提出利用麦克风传感器测量吸声系数的方法。在汽车驾驶室吸声材料正前方布置两个等间距的麦克风，根据麦克风测得的声压和声压延时，进行拉氏变换计算得到汽车驾驶室吸声材料吸声系数。若在待测的汽车驾驶室吸声材料近前方布置一个麦克风，声波随机入射到汽车驾驶室吸声材料，利用麦克风检测麦克风所在位置的声压，将声压变换成为倒频谱，再与入射声源声压的倒频谱进行对比从而得出吸声系数。当声压频率较高时利用声压频谱分析法测量吸声系数准确度较高，当汽车驾驶室吸声材料形状不均匀或麦克风正投影在汽车驾驶室吸声材料表面的圆心有难度时利用时间延迟法测量吸声系数准确度较高。⑷提出了汽车驾驶室反射声功率最小的主动吸声方法。借鉴主动消声的原理，将压电陶瓷晶片粘贴在薄的简支平板上，在简支平板正前方位置放置两个用于测量入射声波以及反射声波的麦克风。根据测得的反射声波的声压以及压电陶瓷通电引起简支平板振动的声压定义为总反射声压，当两个反射声压的平方和值最小时，获得通电电压，实现吸声。⑸对某车型皮卡车驾驶室内腔三维声场进行了虚拟仿真。运用有限元法对皮卡车驾驶室的振动模态和噪声声场进行分析，模拟汽车在真实运行中的状态，重点分析皮卡车驾驶室的内部空间声腔与整车构造之间的匹配关系，三维噪音声场分布对乘员的影响，通过模拟分析，得到驾驶员头部两耳位置处的声压级分布及其随激励震源的频率波动所产生的变化，构建了皮卡车驾驶室声场模型。⑹对皮卡车驾驶室不同种类吸声材料的组合布置进行研究，实现汽车驾驶室吸声材料的优化设计。选用聚胺甲酸酯、粗孔聚氨酯、穿孔软质纤维板三种吸声材料对汽车驾驶室进行组合布置，首先选出对汽车驾驶室内驾驶员复合听音面位置贡献度较大的壁板，然后求得不同材料组合在汽车驾驶室内的平均吸声系数进行初步筛选，对筛选出的吸声材料组合布置于汽车驾驶室内贡献度较大壁板上，通过声压级测量和层次分析法对吸声材料的综合评价，得到最优的吸声材料设计方案。
作者：	刘刚田
专业：	机械工程
导师：	吉晓民
授予学位：	博士
授予学位单位：	西安理工大学
学位年度：	2015
正文语种：	中文