轮胎高速均匀性引发的NVH问题分析与工程解决方案
1 问题现象描述
在某车型研发验证阶段，工程团队发现部分车辆在中高速工况（60-120km/h）区间存在明显的NVH问题。具体表现为：车内出现持续性低频嗡嗡异响，伴随可感知的车身抖动现象。
通过专业主观评价，确认异响特征表现为：
与车轮转速呈现明显相关性
与档位选择、油门开度等参数无直接关联
在特定车速点（95km/h和110km/h附近）表现尤为显著
基于工程经验初步判断，异常振噪可能源于传动系统或轮胎总成等旋转部件。
为进一步定位问题源，在光滑沥青路面上采用LMS Test. Lab测试系统进行了完整的NVH数据采集，包括：
驾驶员内耳噪声
左前轮心三向振动（X/Y/Z）
底盘关键安装点振动（三角臂、减振器）
车身结构振动（地板、座椅导轨）
加速工况测试结果显示（图1、图2）：
车内噪声与轮心径向振动在185Hz和210Hz附近存在明显共振峰
图 1 加速工况下车内噪声测试结果
针对225/60R18轮胎规格，振动数据呈现清晰的16阶次特征
随着车速提升，16阶激励先后与185Hz（95km/h）和210Hz（110km/h）结构模态耦合
所有测点的振动响应均在185Hz和210Hz频带出现异常峰值
图 2 加速工况下轮心振动测试结果
2 异响源诊断与分析
2.1 匀速工况对比测试
选择95km/h和110km/h两个特征车速点进行深入分析。选取异响车辆（A车）与无异常车辆（B车）进行对比测试，所有轮胎均经过动平衡校正。
振动数据分析表明（图3、图4）：
两车均在185Hz和210Hz出现振动峰值
A车振动幅值显著高于B车，210Hz频点差异尤为明显
峰值频率对应轮胎旋转16阶次（210Hz@110km/h）
图 3 A车匀速工况下轮心振动测试结果
图 4 B车匀速工况下轮心振动测试结果
传递路径分析显示（图5、图6、表1）：
A车轮心振动异常为振源
振动通过悬架系统向车身传递
三角臂安装点、减振器安装点振动均出现异常
振动能量沿传递路径衰减，但最终导致车内噪声超标
图 5 A车110 km/h时各点振动测试结果
图 6 B车110 km/h时各点振动测试结果 表 1 A车与B车各测点对比 
2.2 轮胎均匀性深度分析
轮胎径向力波动（RFV）对高速NVH性能具有决定性影响。RFV主要受三个因素制约：
质量分布均匀性（通过动平衡控制）
结构刚度均匀性
几何尺寸均匀性
其数学关系可表述为：
其中：f-激励频率，n-阶次，v-车速，r-轮胎滚动半径测试数据揭示关键发现：
低速RFV测试：A车H8成分约为B车2倍，H16成分相当（图7）
图 7 低速工况下A车轮胎RFV检测结果
高速RFV测试（50-95km/h）：A车H8、H16成分均显著超标（图8、图9）
H16成分随转速升高呈现明显增长趋势
H8成分与转速无明确相关性
图 8 A车轮胎高速工况下RFV检测结果 
图 9 B车轮胎高速工况下RFV检测结果
2.3 空腔模态耦合机理研究
自由状态模态分析
通过理论计算、CAE仿真与实验测试三种方法验证：
理论计算：193Hz（基于
公式）实验测试：197Hz（弹性悬吊法）
CAE仿真：188Hz（HyperMesh模型，10mm网格）
图 10 轮胎空腔有限元模型及模态振兴图
三者结果一致性良好，验证了分析方法的可靠性
接地状态模态特性
轮胎接地后空腔模态产生分裂现象：
理论计算：192Hz/196Hz
CAE仿真：185Hz/191Hz
实验测试：191Hz/198Hz
图 11 轮胎接地状态空腔模态振型
振型表现为前后向与垂向两种模式
滚动状态模态演变
考虑多普勒效应后的频率特性：
110km/h工况下理论与实验结果高度吻合（表2），确认存在185Hz和210Hz两个共振频带。
工程结论：轮胎高速RFV H16异常与空腔模态耦合是导致NVH问题的根本原因。
3 工程解决方案与验证
3.1 生产工艺优化
针对胎面模具8等分结构带来的固有阶次问题，实施多项改进措施：
模具精度提升（±0.01mm）
硫化工艺参数优化
胎面/胎侧挤出断面稳定性控制
帘线分布均匀性改进
3.2 质量控制标准升级
建立两级质量控制体系：
低速RFV检测：控制基础均匀性
高速RFV检测：95km/h工况H16专项监控
改善后数据对比显示（表3）：
H16成分从90.7N降至12.6-19.4N
H8成分同步改善
表 3 轮胎RFV改善前后对比
3.3 实车验证结果
110km/h匀速测试表明（图12）：
轮心径向振动16阶成分显著降低
车内噪声主观评价达到优秀等级
客观数据与主观感受一致性良好
图 12 改善后轮胎110 km/h轮心振动测试结果
4 结论与工程指导意义
通过系统性的NVH问题分析与工程实践，得出以下重要结论：
模态特性规律：轮胎空腔模态在自由状态下表现为单峰特性，在滚动工况下因接地变形和多普勒效应产生双峰特征
共振机理：当轮胎RFV H16成分在高速状态下与空腔模态频率重合时，会产生强烈共振，导致整车NVH性能恶化
控制策略：必须建立低速与高速相结合的综合均匀性控制体系，高速RFV检测对提升车辆NVH性能具有决定性意义
工程应用价值：本研究建立的"问题诊断-机理分析-工艺改进-验证闭环"技术路线，为同类NVH问题的快速解决提供了完整的方法论支撑和工程实践参考。
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