第2期轮胎花纹与路面纹理耦合对轮胎噪声的影响王�华,严新平,曹�平,肖旺新,袁成清(武汉理工大学可靠性工程研究所,湖北武汉�430063)��摘要:介绍低噪声轮胎与低噪声路面研究现状、轮胎噪声产生机理以及轮胎噪声研究中有待解决的问题。根据不同研究机构得出的相异结论,提出了轮胎与路面耦合与噪声关系这一概念,解释了由于轮胎振动、轮胎花纹与路面纹理不同匹配,有可能导致车辆在水泥混凝土路面上的轮胎噪声反而比在沥青路面上小的结论,为低噪声轮胎花纹与低噪声路面的设计提供新的研究途径。��关键词:轮胎;花纹;噪声;路面纹理;耦合中图分类号:TQ336.1;U416.2;TB533+.2��文献标识码:B��文章编号:1006-8171(2007)02-0077-04��机动车辆的行驶噪声主要由轮胎噪声、动力噪声和排气噪声三部分构成。轮胎噪声的大小与轮胎花纹构造、路面特性(材料构造、路面纹理)及车速有关。车辆动力噪声主要取决于发动机的性能,与车速也直接相关。经过近百年汽车制造工程界的努力,汽车结构振动产生的噪声已经得到极大控制,随着车辆发动机性能的改进,轮胎噪声占车辆行驶噪声的比例越来越大,车辆加速行驶时,轮胎噪声约占车辆行驶噪声的23%;匀速行驶时,轮胎噪声约占车辆行驶噪声的80%[1]。要降低交通噪声,就必须降低轮胎噪声。目前轮胎降噪主要有两种途径:低噪声轮胎设计与低噪声路面设计。1�低噪声轮胎与路面的研究现状1�1�低噪声轮胎从20世纪30年代开始,美国的橡胶公司就发现了改变轮胎花纹节距排列能够降低轮胎噪声,并一直对其进行优化。1971年,Harden首次提出了轮胎噪声发声模型,认为轮胎噪声是轮胎挤压地面和花纹槽抽吸空气导致的。荷兰的M.Hecle将这一模型定义为�AirPumping�,这一定义被后来其他研究者所引用。随着对轮胎花纹研究的不断深入,如何对所设计轮胎方案做客观��作者简介:王华(1981-),男,湖北洪湖人,武汉理工大学在读硕士研究生,主要从事轮胎/路面噪声测试与仿真的研究。评价便成为制约降低轮胎花纹噪声的关键因素。这时,美国某研究中心提出了评价噪声性能指标的M曲线,汽车生产厂家在选用配套轮胎时可对轮胎花纹方案进行仿真,测试其噪声频谱曲线是否低于M标准曲线[2]。随着计算机技术的飞速发展,轮胎噪声的计算与仿真技术也得到了快速发展。尤尼罗伊尔-固特里奇轮胎公司研制的一种仿真器不需要真正的轮胎,只需要一张轮胎胎面花纹图和一张接地印痕图,在0.5h内就能仿真出胎面噪声谱。国外对轮胎花纹噪声的研究已经日臻成熟,充分发挥计算机优化及仿真的优势,既准确又缩短了开发周期。国内对轮胎花纹噪声的研究起步较晚,而且大都局限于轮胎的原材料及配方、工艺设备和结构设计3个领域的研究,对低噪声轮胎花纹的设计主要还是凭经验,缺乏科学性,直到上海轮胎橡胶(集团)股份有限公司轮胎研究所设计出第1个低噪声轮胎花纹方案后,才开始重视轮胎噪声的研究。在低噪声轮胎开发研制方面,国内轮胎公司投入了大量人力和科研资金,在试验和仿真研究两方面都取得了很多科研成果。目前,我国对轮胎噪声的研究与欧美和日本尚有较大的差距,在下述几方面有待进一步研究和完善:(1)低噪声轮胎花纹的分析与设计方法;(2)轮胎噪声机理和仿真模型;(3)在模型中很好地反映出轮胎参数、路面参数以及现场因素和轮77王�华等�轮胎花纹与路面纹理耦合对轮胎噪声的影响胎振动对噪声的影响;(4)优化轮胎多方位、立体视图的绘制。1�2�低噪声路面20世纪80年代以来,英国、法国、荷兰和比利时等国家开展了低噪声路面的研究。低噪声路面大致分为以下几类:多孔隙沥青混凝土路面、小粒径超薄沥青混凝土路面、碎石沥青玛碲脂路面、低噪声水泥混凝土路面、橡胶混凝土路面、橡胶沥青路面和橡胶沥青混凝土路面。据研究报道,开级配多孔隙沥青路面噪声比惯用密级配沥青路面降低4~6dB(A),雨天可降低8dB(A),同时多孔隙沥青路面还具有排水性好、防水溅、抗漂滑和行车安全等优点。为达到降低公路交通噪声的目的,低噪声路面比建声屏障具有经济合理、保持环境原有风貌、降噪效果好和行车安全等特点,目前发达国家已经广泛开展低噪声路面的研究[3,4]。国外研究表明,当多孔隙沥青路面的孔隙率在15%~20%(20%左右)时,噪声降低最明显[5]...
