一种基于有限元分析优化EPB噪音的方法

杨树　汪爱军　李姮　秦勇　孙守保

摘 要：随着时代的不断发展，人们对于汽车的实际需求在不断提升，除开汽车本身的质量之外，汽车的舒适度、使用性能等逐渐受到重视。因此，为了更好地满足人们提出的要求，本文主要对EPB噪音优化的方法进行具体的分析、探讨，希望利用这样的方式降低噪音，为人们提供一个舒适、安逸的行车环境。

关键词：EPB噪音 有限元分析 优化

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

本文涉及一种噪音优化方法，具体地说主要涉及一种基于有限元分析优化EPB噪音的方法。通过这种方法的优化处理，能一定程度减少噪音。

1 研究背景及EPB工作噪音原理分析

随着汽车行业的发展，市场对汽车的要求越来越高，现在不仅停留在可靠、耐久，更加关注电动、智能化和舒适性。EPB系统凭借其优越的性能，受到广大汽车制造商的青睐。现在越来越多的汽车已经匹配EPB系统，用来代替传统的手刹。 EPB系统工作时会产生工作噪音，这对汽车的舒适性在一定程度上造成了影响。

EPB系统主要包含了执行机构、开关、控制器、指示燈等相应的零部件，具体见图1所示。

对于EPB工作噪音而言，其产生的原理在于：为了将卡钳的释放或者夹紧动作完成，卡钳电机需要在短时间内实现高速转动，并且需要通过齿形皮驱动行星减速齿轮组的转动，通过驱动推杆作轴向的运动。针对上述的动作，特别是对于电机的运转，会造成电机齿轮部分出现较大的振动与噪音[1]。

2 基于有限元分析优化EPB噪音面临的技术问题

基于有限元分析优化EPB噪音优化措施进行分析之后，发现其还面临诸多技术方面的问题，具体而言，其主要划分为：

（1）模拟EPB工作时振动状态;（2）提高有限元仿真精度;（3）能够改善噪音，有效的结构优化。

3 基于有限元分析优化EPB噪音的具体方案

基于有限元分析优化EPB噪音优化，为了能够解决其面临的问题，针对性的提供解决上述问题的简单方法，针对EPB噪音优化流程见图2所示。

在具体的EPB噪音优化过程中，主要是利用下述多个方面的措施，确保噪音能够得到最合理的优化，也能够探讨有限元分析的意义。

第一，为了通过有限元软件更好的模拟出EPB工作时振动状态，将EPB模型简化为EPB壳体和EPB壳体内部两部分。

第二，针对壳体内部，通过振动传感器，测量出工作时壳体内部与壳体连接处的振动信号，并将振动信号处理关于频率的曲线。

第三，针对壳体，通过模态测量设备测量壳体的自由模态，并提取出前三阶频率和振型;然后以前三阶频率和振型为优化目标，使用有限元分析软件进行多目标优化，得出近似的杨氏模量和泊松比。

第四，使用有限元分析软件，导入壳体模型，赋予优化后材料参数，并将处理后的振动信号作为激励源，施加在壳体和壳体内部连接处，进行频率响应分析;根据分析结果，提取出峰值部分对应频率和振型。

第五，使用有限元软件对壳体进行拓扑优化，拓扑优化主要内容有：（1）针对提取出的频率和振型，再考虑加工成本等确定进行拓扑优化的最佳区域;（2）以“通过多目标函数处理后的振动幅值”最小化为优化目标;（3）对质量，结构是否对称，开模方向等条件进行约束。最终优化前后的有限元分析结果如图3所示，总体幅值有所降低。

第六，将优化前后的壳体进行噪音测试进行验证，噪音测试在半消声室进行，使用LMS专业测试设备进行噪音测试，测试的麦克风放置在斜上方1米处，优化前后测试结果如图4所示，噪音总声压级降低了1.5db，其中频谱结果中1900HZ附近幅值有明显降低与有限元分析结果较为吻合。

4 基于有限元分析优化EPB噪音的效果分析

基于有限元分析优化EPB噪音的优化处理之后，其主要解决的技术问题在于：

（1）通过简化模型，有效的模拟了EPB工作时振动状态;（2）优化了壳体的材料参数，提高有限元仿真精度;（3）基于有限元分析结果，有针对性的进行壳体结构优化，改善了振动噪音[2]。

5 结语

随着社会的持续进步，科学技术保持快速发展的状态，现阶段人们对于汽车整体性能的要求有大幅度的提高。对于行车而言，噪音如何会直接影响人们的使用体验。因此，需要采用合理有效的方法尽可能实现对噪音的优化处理，保证满足对应的体验要求，希望通过本文的分析找到的EPB噪音优化方法能提升人们的汽车使用体验。

参考文献：

[1]孙琼，王光飞，孙召健.EPB系统工作噪音分析及优化[J].汽车实用技术，2018（10）：59-60+66.

[2]孙琼，王光飞，何小波，吴海波.某款车型EPB系统工作噪音浅析及优化[J].汽车实用技术，2017（02）：59-62.