一種基于有限元分析優(yōu)化EPB噪音的方法

楊樹　汪愛軍　李姮　秦勇　孫守保

摘 要：隨著時代的不斷發(fā)展，人們對于汽車的實際需求在不斷提升，除開汽車本身的質(zhì)量之外，汽車的舒適度、使用性能等逐漸受到重視。因此，為了更好地滿足人們提出的要求，本文主要對EPB噪音優(yōu)化的方法進行具體的分析、探討，希望利用這樣的方式降低噪音，為人們提供一個舒適、安逸的行車環(huán)境。

關(guān)鍵詞：EPB噪音 有限元分析 優(yōu)化

A Method of Optimizing EPB Noise Based on Finite Element Analysis

Yang Shu，Wang Aijun，Li Heng，Qin Yong，Sun Shoubao

Abstract：With the continuous development of the times， people's actual demand for cars is constantly improving. In addition to the quality of the car itself， the comfort and performance of the car are gradually being valued. Therefore， in order to better meet the requirements of people， this article mainly analyzes and discusses the methods of EPB noise optimization， hoping to use this method to reduce noise and provide people with a comfortable driving environment.

Key words：EPB noise， finite element analysis， optimization

本文涉及一種噪音優(yōu)化方法，具體地說主要涉及一種基于有限元分析優(yōu)化EPB噪音的方法。通過這種方法的優(yōu)化處理，能一定程度減少噪音。

1 研究背景及EPB工作噪音原理分析

隨著汽車行業(yè)的發(fā)展，市場對汽車的要求越來越高，現(xiàn)在不僅停留在可靠、耐久，更加關(guān)注電動、智能化和舒適性。EPB系統(tǒng)憑借其優(yōu)越的性能，受到廣大汽車制造商的青睞?，F(xiàn)在越來越多的汽車已經(jīng)匹配EPB系統(tǒng)，用來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的手剎。 EPB系統(tǒng)工作時會產(chǎn)生工作噪音，這對汽車的舒適性在一定程度上造成了影響。

EPB系統(tǒng)主要包含了執(zhí)行機構(gòu)、開關(guān)、控制器、指示燈等相應的零部件，具體見圖1所示。

對于EPB工作噪音而言，其產(chǎn)生的原理在于：為了將卡鉗的釋放或者夾緊動作完成，卡鉗電機需要在短時間內(nèi)實現(xiàn)高速轉(zhuǎn)動，并且需要通過齒形皮驅(qū)動行星減速齒輪組的轉(zhuǎn)動，通過驅(qū)動推桿作軸向的運動。針對上述的動作，特別是對于電機的運轉(zhuǎn)，會造成電機齒輪部分出現(xiàn)較大的振動與噪音[1]。

2 基于有限元分析優(yōu)化EPB噪音面臨的技術(shù)問題

基于有限元分析優(yōu)化EPB噪音優(yōu)化措施進行分析之后，發(fā)現(xiàn)其還面臨諸多技術(shù)方面的問題，具體而言，其主要劃分為：

（1）模擬EPB工作時振動狀態(tài);（2）提高有限元仿真精度;（3）能夠改善噪音，有效的結(jié)構(gòu)優(yōu)化。

3 基于有限元分析優(yōu)化EPB噪音的具體方案

基于有限元分析優(yōu)化EPB噪音優(yōu)化，為了能夠解決其面臨的問題，針對性的提供解決上述問題的簡單方法，針對EPB噪音優(yōu)化流程見圖2所示。

在具體的EPB噪音優(yōu)化過程中，主要是利用下述多個方面的措施，確保噪音能夠得到最合理的優(yōu)化，也能夠探討有限元分析的意義。

第一，為了通過有限元軟件更好的模擬出EPB工作時振動狀態(tài)，將EPB模型簡化為EPB殼體和EPB殼體內(nèi)部兩部分。

第二，針對殼體內(nèi)部，通過振動傳感器，測量出工作時殼體內(nèi)部與殼體連接處的振動信號，并將振動信號處理關(guān)于頻率的曲線。

第三，針對殼體，通過模態(tài)測量設備測量殼體的自由模態(tài)，并提取出前三階頻率和振型;然后以前三階頻率和振型為優(yōu)化目標，使用有限元分析軟件進行多目標優(yōu)化，得出近似的楊氏模量和泊松比。

第四，使用有限元分析軟件，導入殼體模型，賦予優(yōu)化后材料參數(shù)，并將處理后的振動信號作為激勵源，施加在殼體和殼體內(nèi)部連接處，進行頻率響應分析;根據(jù)分析結(jié)果，提取出峰值部分對應頻率和振型。

第五，使用有限元軟件對殼體進行拓撲優(yōu)化，拓撲優(yōu)化主要內(nèi)容有：（1）針對提取出的頻率和振型，再考慮加工成本等確定進行拓撲優(yōu)化的最佳區(qū)域;（2）以“通過多目標函數(shù)處理后的振動幅值”最小化為優(yōu)化目標;（3）對質(zhì)量，結(jié)構(gòu)是否對稱，開模方向等條件進行約束。最終優(yōu)化前后的有限元分析結(jié)果如圖3所示，總體幅值有所降低。

第六，將優(yōu)化前后的殼體進行噪音測試進行驗證，噪音測試在半消聲室進行，使用LMS專業(yè)測試設備進行噪音測試，測試的麥克風放置在斜上方1米處，優(yōu)化前后測試結(jié)果如圖4所示，噪音總聲壓級降低了1.5db，其中頻譜結(jié)果中1900HZ附近幅值有明顯降低與有限元分析結(jié)果較為吻合。

4 基于有限元分析優(yōu)化EPB噪音的效果分析

基于有限元分析優(yōu)化EPB噪音的優(yōu)化處理之后，其主要解決的技術(shù)問題在于：

（1）通過簡化模型，有效的模擬了EPB工作時振動狀態(tài);（2）優(yōu)化了殼體的材料參數(shù)，提高有限元仿真精度;（3）基于有限元分析結(jié)果，有針對性的進行殼體結(jié)構(gòu)優(yōu)化，改善了振動噪音[2]。

5 結(jié)語

隨著社會的持續(xù)進步，科學技術(shù)保持快速發(fā)展的狀態(tài)，現(xiàn)階段人們對于汽車整體性能的要求有大幅度的提高。對于行車而言，噪音如何會直接影響人們的使用體驗。因此，需要采用合理有效的方法盡可能實現(xiàn)對噪音的優(yōu)化處理，保證滿足對應的體驗要求，希望通過本文的分析找到的EPB噪音優(yōu)化方法能提升人們的汽車使用體驗。

參考文獻：

[1]孫瓊，王光飛，孫召健.EPB系統(tǒng)工作噪音分析及優(yōu)化[J].汽車實用技術(shù)，2018（10）：59-60+66.

[2]孫瓊，王光飛，何小波，吳海波.某款車型EPB系統(tǒng)工作噪音淺析及優(yōu)化[J].汽車實用技術(shù)，2017（02）：59-62.