在电动化和智能化时代，汽车NVH最突出的问题是路噪。本书围绕路面、轮胎、悬架、车身和主动控制五大系统，阐述了空气声路噪和结构声路噪产生的机理、传递途径和控制方法。

本书介绍了不同路面的路谱特征和声学振动指标；分析了轮胎振动模型、静态和旋转状态下的振动特征和力传递率，论述了轮胎与路面相互作用产生噪声的机理，阐述了轮胎空腔声模型、空腔噪声与悬架结构耦合特征，并给出了轮胎振动和噪声的控制方法；分析了振动在悬架中的传递特征和悬架与轮胎及车身模态耦合特征，介绍了悬架力传递模型、机器学习模型、衬套隔振模型，给出了控制悬架模态和振动的方法；分析了车身结构振动传递特征、板振动以及它与声腔的耦合机理，提出了传递路径识别、控制梁振动和板振动及声辐射的方法；诠释了空气声路噪传递特征，给出了车身隔声与吸声控制方法；讲述了声音主动控制原理、路噪主动控制构架与算法、影响路噪控制的硬件和软件因素；介绍了路噪主观和客观评价方法、从路噪目标设定到验证的开发过程。

本书是一部理论与实践紧密结合的专著。本书从工程问题出发，提炼出科学问题，总结成系统方法后，再回归应用到工程并指导研发。

本书可供声学、振动、汽车等领域的工程师和学者参考，也可作为车辆工程、声学和振动相关专业师生的参考书。

序?一

序?二

前?言

第一章　路噪概述及相关系统1

第一节　路噪问题及重要性1

一、路噪带来的问题与市场调查1

二、路噪的主观感受4

三、路噪与其他噪声源的关系5

四、路噪的重要性6

第二节　路噪概念及相关系统7

一、空气声与结构声7

二、近场路噪和远场路噪9

三、空气声路噪11

四、结构声路噪11

五、车内路噪12

六、与路噪相关的系统13

七、与路噪相关的性能13

第三节　路面结构及声学与振动特征14

一、道路结构与分类14

二、路面振动与声学指标18

三、用于路噪研究与评价的三种典型路面25

四、路谱分析26

五、三种典型路面的路谱特征27

第四节　轮胎结构32

一、轮胎的功能及性能32

二、轮胎简史33

三、子午线轮胎和斜交轮胎35

四、子午线轮胎的结构36

五、轮胎胎面的形状37

六、轮胎的规格标识38

七、车轮的结构39

第五节　路噪整体控制策略和本书结构40

一、路噪整体控制策略40

二、本书的结构41

参考文献43

第二章　路噪传递与路径识别46

第一节　车内路噪特征46

一、车内噪声来源及特征46

二、车内路噪频谱47

三、在不同路面上的车内路噪49

四、不同车速下的车内噪声50

五、结构声路噪和空气声路噪的频率特征51

第二节　空气声路噪和结构声路噪的传递路径52

一、系统与传递函数52

二、车内噪声的贡献源和传递路径54

三、近场路噪对车内的传递路径56

四、结构声路噪对车内的传递路径57

五、结构声路噪传递路径与MIMO系统求解58

第三节　悬架力识别60

一、悬架力及识别问题60

二、直接测量法63

三、动刚度法64

四、逆矩阵分析法65

第四节　路噪传递路径的识别70

一、传递路径识别的方法70

二、传统传递路径识别72

三、反向多参考传递路径识别74

四、运行工况传递路径分析方法80

五、多重相干分析方法82

六、其他分离方法86

参考文献88

第三章　轮胎结构振动91

第一节　轮胎振动传递函数和非线性特征91

一、轮胎振动传递函数91

二、轮胎的非线性问题与线性化假设95

第二节　轮胎振动模型98

一、有限元模型98

二、解析模型100

三、半经验模型105

第三节　自由轮胎模态特征105

一、轮胎模态的获取106

二、轮胎模态振型的种类与标识107

三、自由轮胎模态特征110

第四节　约束轮胎模态特征114

一、约束边界114

二、约束轮胎的传递函数特征114

三、约束轮胎模态特征116

第五节　旋转轮胎模态特征118

一、旋转的自由轮胎模态特征118

二、旋转的约束轮胎模态特征120

第六节　轮胎结构振动传递率122

一、单自由度轮胎模型的传递率122

二、连续体轮胎的位移传递率123

三、基于部件导纳的传递率126

四、自由轮胎传递率特征及隔振评价127

五、约束轮胎的传递率特征129

第七节　轮胎激励源131

一、轮胎与路面的冲击激励131

二、“黏?滑”和“黏?抓”效应激励132

三、轮胎不平衡激励133

四、轮胎运动变形自激振动134

五、悬架激励134

第八节　轮胎振动特征135

一、轮胎振动机理135

二、轮胎表面振动测量135

三、轮胎振动传递特征136

四、轮心振动响应特征143

第九节　轮胎振动控制方法144

一、影响轮胎振动的因素144

二、胎的控制145

三、轮的控制147

四、轮胎传递率控制148

五、模态控制150

参考文献151

第四章　近场路噪与远场路噪155

第一节　近场路噪分类与特征155

一、轮胎胎面花纹结构与作用155

二、近场噪声分类157

三、轮胎近场噪声的特征158

第二节　空气运动产生的近场噪声159

一、泵气噪声159

二、空管噪声161

三、赫尔姆兹谐振腔共振噪声164

四、气动噪声165

第三节　轮胎振动产生的近场噪声168

一、冲击噪声168

二、摩擦噪声169

三、黏?抓作用反冲击噪声170

四、胎侧辐射噪声170

五、轮胎空腔声171

第四节　轮胎?路面的界面效应及对近场路噪的影响172

一、轮胎?路面的喇叭效应172

二、轮胎?路面的阻抗效应177

第五节　胎面花纹块设计及对近场路噪的影响177

一、影响轮胎近场噪声的因素177

二、花纹块节距对近场噪声的影响及节距设计178

三、花纹沟对空气运动噪声的影响及花纹沟设计181

四、花纹段的整体设计与分类183

第六节　轮胎结构参数和运行工况对近场路噪的影响185

一、轮胎宽度对近场路噪的影响185

二、轮胎直径对近场路噪的影响186

三、轮胎材料对近场路噪的影响187

四、其他轮胎结构参数的影响187

五、行驶状况对轮胎辐射噪声的影响188

第七节　近场路噪试验190

一、轮胎单体噪声测试190

二、装车轮胎噪声测量191

第八节　远场路噪194

一、远场路噪与通过噪声194

二、通过噪声的测试195

三、通过噪声法规196

参考文献197

第五章　轮胎声腔模态与空腔噪声199

第一节　轮胎声腔模态以及带来的车内噪声199

一、声腔结构与表征199

二、轮胎声腔模态振型200

三、轮胎声腔带来的车内噪声问题201

第二节　轮胎声腔模态的理论分析203

一、三维轮胎声腔模态理论分析203

二、一维轮胎声腔模态频率计算207

第三节　轮胎声腔模态208

一、轮胎声腔模态的获取208

二、轮胎声腔模态特征209

三、轮胎声腔模态的结构传递特征213

第四节　约束轮胎的声腔模态214

一、约束轮胎声腔模态214

二、约束轮胎一维声腔模态频率计算217

三、自由和约束轮胎的模态特征比较218

第五节　轮胎声腔模态与结构模态的耦合222

一、声腔模态与结构模态的耦合222

二、轮胎声腔模态与悬架结构模态的耦合222

三、轮胎声腔模态与车内噪声的关系225

第六节　轮胎声腔模态的控制226

一、影响轮胎声腔模态的因素226

二、轮胎声腔模态的控制方法229

参考文献233

第六章　悬架系统振动模型与模态控制235

第一节　悬架结构235

一、悬架基本结构与作用235

二、悬架结构型式238

三、前悬架与后悬架特征243

第二节　悬架低频振动模型246

一、悬架涉及的性能与低频振动模型246

二、影响悬架性能的因素247

三、简单悬架模型248

四、多体动力学模型250

五、低频振动模型与次声波激励引起的路噪251

第三节　悬架振动传递模型253

一、振动在悬架内的传递过程253

二、悬架振动传递模型255

三、悬架振动目标与控制方法258

四、力的直接控制259

第四节　悬架与整车有限元模型260

一、悬架有限元模型261

二、整车有限元模型262

第五节　悬架机器学习模型263

一、因果关系与关联关系263

二、支持向量机与支持向量回归265

三、悬架数据支持向量回归模型269

四、悬架数据支持向量回归模型计算271

第六节　悬架机理模型与数据模型的双驱动模型275

一、悬架机理模型275

二、悬架数据模型276

三、悬架机理与数据双驱动模型278

第七节　悬架模态分析279

一、悬架跳动模态279

二、悬架整体模态280

三、悬架局部模态283

四、副车架模态283

第八节　悬架模态控制284

一、悬架模态问题识别284

二、悬架模态规划287

三、悬架模态避频控制288

四、降低悬架振动能量291

五、改变悬架型式297

六、副车架模态控制297

参考文献298

第七章　悬架系统隔振控制301

第一节　悬架系统中的衬套301

一、悬架衬套的分布与种类301

二、衬套的功能304

三、麦弗逊悬架中的衬套305

四、扭力梁悬架中的衬套306

五、多连杆式后悬架衬套307

六、E形后悬架衬套308

七、副车架衬套309

第二节　衬套刚度特征309

一、静刚度309

二、动刚度310

三、动静比313

四、悬架衬套刚度统计数据分析313

五、副车架衬套刚度统计值317

第三节　橡胶衬套模型318

一、线性模型318

二、非线性模型321

三、广义复合模型323

四、分数导数模型323

第四节　衬套隔振分析325

一、衬套隔振率325

二、衬套隔振插入损失328

三、能量插入损失329

四、隔振指标的比较330

第五节　路噪敏感衬套分析331

一、刚度值判断法331

二、隔振率判断法331

三、刚度灵敏度分析法332

第六节　衬套隔振控制334

一、影响衬套隔振的因素334

二、改变衬套材料来控制隔振336

三、改变衬套结构来控制隔振337

四、改变衬套尺寸来控制隔振340

五、改变衬套布置角度来控制隔振340

第七节　副车架隔振343

一、副车架承受的激励343

二、双级隔振与单级隔振比较344

三、副车架隔振原则345

参考文献347

第八章　结构声路噪的车身控制349

第一节　结构声在车身结构内的传递及辐射349

一、车身结构349

二、悬架对车身的激励点352

三、结构声的传递过程353

第二节　车身结构声传递函数354

一、噪声传递函数354

二、噪声传递函数的分解355

三、传递函数的频率特征356

四、传递函数的控制359

第三节　原点结构的控制361

一、原点动刚度361

二、输入车身的能量363

三、原点动刚度控制363

第四节　车身梁结构振动与控制365

一、车身梁与刚度365

二、梁的振动分析369

三、梁的振动控制371

第五节　车身板振动与辐射机理378

一、板的振动机理378

二、板的声辐射378

三、车身板振动与声辐射特征380

四、板结构与声腔耦合381

五、板声辐射贡献量分析384

第六节　车身板振动控制385

一、板模态与声腔模态解耦控制385

二、板的刚度控制387

三、板的质量或吸振器控制389

四、板的阻尼控制392

五、背门振动控制397

参考文献403

第九章　空气声路噪的车身控制405

第一节　轮胎近场路噪特征与控制405

一、近场路噪的频谱特征405

二、近场路噪与车内路噪的关系406

三、空气声路噪的控制407

第二节　车身气密性控制409

一、车身缝隙和孔409

二、车身气密性410

三、车身气密封控制411

第三节　车身吸声控制413

一、吸声系数413

二、车身吸声控制414

第四节　车身隔声控制416

一、隔声指标416

二、轮胎噪声隔声量419

三、板的隔声控制421

四、车身隔声控制425

参考文献431

第十章　路噪主动控制433

第一节　汽车声音主动控制的发展与应用433

一、声音主动控制的发展历史433

二、声音主动控制的基本原理与类型435

三、声音主动控制在汽车上的应用437

第二节　自适应控制原理440

一、滤波器440

二、基于LMS的自适应滤波器442

三、最速下降法求解滤波器系数444

四、Fx-LMS算法445

五、Fx-LMS算法的稳定性与收敛速度446

第三节　路噪主动控制系统448

一、路噪主动控制系统架构448

二、次级声通道识别450

三、加速度传感器位置的选择453

四、传声器位置与虚拟传感传声器455

第四节　影响路噪主动控制的因素及控制方法463

一、影响路噪主动控制的因素463

二、归一化Fx-LMS方法465

三、泄漏Fx-LMS方法467

参考文献469

第十一章　路噪目标体系471

第一节　路噪开发过程与目标体系471

一、从市场竞争和顾客需求到工程目标471

二、路噪开发过程473

三、影响路噪目标的因素473

四、路噪目标体系分类475

第二节　路噪主观目标体系476

一、用户画像476

二、路噪主观评价与目标477

第三节　路噪客观目标体系479

一、路噪客观目标的指标479

二、分层级的路噪客观目标482

三、客观指标与主观评价的一致性483

第四节　整车级、系统级和部件级路噪目标484

一、整车级路噪目标484

二、系统级路噪目标484

三、部件级路噪目标485

　附录486

附录A　矩阵运算486

附录B　奇异值分解488

附录C　拉格朗日乘子法489

附录D　贝塞尔函数489

附录E　范数491

附录F　符号表492

附录G　英中文术语对照表497