高等学校科学研究优秀成果奖

高等学校科学研究优秀成果奖科学技术进步奖推荐项目公示1 项目名称车辆高舒适性减振降噪关键技术及应用2 推荐单位南京航空航天大学3 项目简介非乘用车辆(卡车，客车、农用车等)在我国保有量巨大，与国家建设及人民生活生产密不可分。人们对车辆的舒适性要求越来越高。一些非乘用车辆的振动噪声水平远远达不到舒适性要求，更不及作为标杆的欧洲标准。振动和噪声源的准确识别是实现车辆低振动与噪声设计的基础。由于激励源的多样性，目前所依赖的理论方法难以对多个互相关的复杂激励源和传递路径进行分辨，激励源对测量值影响强弱的排序不准确。在非乘用车辆的减振与降噪技术上，考虑多互相影响因素、复杂运行环境，特别是低成本高效率的要求，成熟的技术方法难以达到理想的效果，必须研究新技术方法，有效地降低这类车辆的振动与噪声。本项目针对非乘用车辆存在的这个问题，由完成单位分工合作、联合攻关，对非乘用车辆高舒适性的减振降噪关键技术研究，完成了如下创新成果：(1)提出了准确辨识车辆振动和噪声源的多相关分析理论与方法，掌握了多源激励下振动噪声的传递路径分析新技术，找到了车辆上不同部位的振动和噪声源对乘坐舒适性影响强弱的关系。(2)发明了车辆振动和噪声源的盲分离理论方法，实现了车辆激励源盲分离和虚假分量的准确辨识，突破了车辆上的复杂振动与噪声源目标定位的难题。(3)创新实现了柴油车辆消声器的多场混合设计与优化，建立了适用于非乘用车辆长距离排气的共振消声修正理论公式并设计出针对非乘用车辆的低噪声排气消声器，大幅度降低其振动与噪声的传播。(4)建立了非理想化条件下气固耦合非线性减振系统的设计技术，提出了气室调节悬架刚度的创新设计方法，为空气弹簧匹配整车的多个振动传递部位和工况提供技术和方法支撑。(5)提出了可调阻尼减振器和非线性隔振器设计新方法，发明了阻尼与空气弹簧压力、悬架高度的联动调节结构，和准零刚度座椅隔振技术，以适应振动传递不同部位和工况以及最后座椅的振动隔离，从减振和隔振两个方面大幅提高车辆乘坐舒适性。本项目开发了非乘用车辆减振降噪关键部件和控制措施：适用于非乘用车辆整车匹配的空气弹簧、悬架集成控制系统、准零刚度隔振器、宽频带多腔共振进气消声器、低噪声复合式多场优化排气消声器，以及复合隔声消声措施，为商用车辆等的高舒适性设计理论和技术提供了关键技术的支撑。本项目所研究的关键技术应用到非乘用车辆及其柴油机的设计中，使车辆整体噪声达到欧洲标准，驾驶员耳旁噪声优于国标6.67dB(A)且敏感声域噪声幅值降低了1/3、消声器独立测量平均降低14.0 dB(A)；研发的新型空气悬架与钢板弹簧悬架相比，路面动载荷均方根值衰减率达到27.7%，车身加速度均方根值衰减率达到30。本项目获授权发明专利10项、公开发明专利15项、获软件知识产权2项；发表的论文有50余篇被SCI、EI收录；培养博、硕士研究生44名。项目主要研究人员参与了三轮汽车和低速货车噪声限值(征求意见稿)、非道路移动机械噪声限值国家标准(草案)两个国家标准的制定。近几年来，所研究提出的方法与技术在多个企业推广应用，取得较大的经济效益。4 主要完成单位及创新推广贡献(1)南京航空航天大学组织完成“车辆高舒适性减振降噪关键技术及应用”的方案设计及具体实施，在人员安排、设备合理配置等方面提供了条件；支持完成了相应的非乘用车辆对振动和噪声源识别的多相关分析、非乘用车辆复杂混叠振动噪声源的盲识别技术、基于振动和噪声源识别与分离的柴油车辆关键部件多场混合设计与优化技术、柴油机排气消声理论修正、进气消声理论方法设计技术和试验技术、主动悬架及其控制技术、非线性准零刚度座椅减振器的研究，成功地把研究得到的方法与技术方案应用到实际非乘用车辆的低噪声中并取得优良的效果，实现了车辆的高舒适性设计。组织完成对本项目的研究成果的推广应用，取得了优秀的技术效果、显著的经济效益和巨大的社会效益。(2)江苏大学组织完成“车辆高舒适性减振降噪关键技术及应用”的方案设计及具体实施，在人员安排、设备合理配置等方面提供了条件；支持建立了非乘用车辆带气体非理想化修正的空气弹簧非线性动力学模型及隔振动力学机制，发明了非乘用车辆减振器阻尼调节与空气弹簧压力的联动装置调节结构，组织开展了项目的推广，取得了显著的经济效益和重大的社会效益。5 推广应用情况本项目在把所研究的技术与方法应用到多个企业非乘用车辆(商用车、农林车辆等)的高舒适性低振动噪声设计中，这些企业在充分占领国内市场份额的基础上，部分产品出口到欧洲、北美、南美、东南亚、大洋洲等70多个国家，取得了满意的推广效果。其中6个企业列出的近3年新增利润、新增税收，以及部分出口创汇十分可观。他们分别是：常柴股份有限公司、南京金龙客车制造有限公司、北汽福田集团有限公司诸城汽车厂、雷沃重工股份有限公司、雷沃重工诸城车辆厂、常州格力博有限公司。本项目推动了企业的非乘用车辆减振降噪技术水平和产品质量的提升，以及销售量的提高，进一步推动我国更大范围经济效益的增长。该项目采用的高舒适性振动噪声关键技术进行零部件设计与优化，使我国车辆（特别是振动噪声需明显控制的商用和农用车辆）的在振动与噪声达到和优于国标、欧标的同时，推动提升我国车辆高舒适性设计技术水平。本项目的推广大大提高驾乘人员的舒适度、工作品质，以及身体健康水平，改善人民生活环境。6 曾获科技奖励情况：无7主要知识产权证明目录主要知识产权证明目录见表1。表1申报项目“车辆高舒适性减振降噪关键技术及应用”主要知识产权证明目录知识产权类别知识产权具体名称国家(地区)授权号权利人发明人发明专利一种单通道振动信号的盲源分离方法中国ZL201110136423.2南京航空航天大学李舜酩，刘晓伟，郭海东发明专利一种复合式结构柴油机排气消声器中国ZL201110201160.9南京航空航天大学李舜酩,张袁元,贾晓,汪星星,胡伊贤发明专利一种强噪声环境下振动信号的盲源分离方法中国ZL200910232300.1南京航空航天大学李舜酩，雷衍斌，鲍庆勇发明专利基于振动信号处理的混凝土泵车排量计量方法及计量系统中国ZL201410251277.1 南京航空航天大学李舜酩，江星星，周东旺，王勇，程春发明专利一种电控空气悬架车高调节控制方法中国ZL201410214365.4江苏大学孙晓强,蔡英凤。陈龙,刘雁玲,徐兴发明专利电控空气悬架的阻尼控制方法中国ZL201310186654.3江苏大学孙晓强,陈龙,汪少华,徐兴发明专利气动可调阻尼同轴一体式减振支柱中国ZL201310186653.9江苏大学陈龙,孙晓强,徐兴,汪少华发明专利一种空气弹簧附加气室压力实时调节装置中国ZL201410226052.0江苏大学江洪，钱宽发明专利一种零输入载人月球车主动悬架及其控制方法中国ZL201410324414.X南京航空航天大学江星星，李舜酩，张晓露，周东旺，程春发明专利一种感载变阻尼电磁减振系统中国ZL201310114162.3江苏大学孙晓强,陈龙,汪少华,徐兴计算机软件著作权振动信号盲源分离软件中国2012SR034785南京航空航天大学李舜酩, 马赛，雷衍斌计算机软件著作权基于Duffing混沌系统的微弱振动信号检测程序中国2009SR017527南京航空航天大学李舜酩，李永建，张德满.知识产权类别知识产权具体名称国家(地区)已公开专利申请号权利人发明人发明专利准零刚度隔振系统及其非线性反馈控制方法中国201510418855.0南京航空航天大学李舜酩, 王勇, 程春发明专利基于近场声阵列的转子噪声源识别系统中国201510629747.8南京航空航天大学李舜酩 赖少将发明专利一种识别测量信号中复杂波动趋势的数据驱动方法中国201610261980.X南京航空航天大学李舜酩, 闻静, 江星星发明专利双测量面近场声全息噪声源识别系统中国201610327566.4南京航空航天大学李舜酩, 周东旺, 江星星, 王勇, 程春发明专利一种宽频带多腔共振型进气消声器及其工作方法中国201610523892.2南京航空航天大学李舜酩，程春，谭延峥，冷峻，张宗振发明专利一种低噪声复合式多腔排气消声器中国201610591809.5南京航空航天大学李舜酩，谭延峥，程春发明专利一种剪式准零刚度隔振器及其工作方法.中国201610447997.4南京航空航天大学程 春, 李舜酩，王 勇，谭延峥发明专利一种被动式可变刚度纵向推力杆及安装该纵向推力杆的空气悬架中国201610698261.4江苏大学陈龙，单海强，徐兴，孙晓强，李贤波，等 发明专利基于阻尼多模式切换减振器的车辆半主动悬架混杂控制方法中国201610324136.7江苏大学孙晓强，蔡英凤，陈龙，汪少华，徐兴发明专利一种电控空气悬架车身高度调节与整车姿态联合控制方法中国201610029436.2江苏大学孙晓强，蔡英凤，陈龙，汪少华，徐兴发明专利一种馈能型主动空气悬架系统及其控制方法中国201510800748.4江苏大学徐兴，卢山峰，陈龙，汪少华，孙晓东 等 发明专利一种流体惯容器的非线性模型及其参数确定方法中国201510923772.7江苏大学沈钰杰，陈龙，刘雁玲，蔡英凤，杨晓峰发明专利一种容积比可调的互联空气弹簧结构中国201511000706.9江苏大学李仲兴，琚龙玉，江洪发明专利一种参与互联的容积可调的横向互联空气弹簧及控制方法中国201511000710.5江苏大学李仲兴，琚龙玉，江洪发明专利一种动态车身高度调节系统及方法中国201610510691.9江苏大学江洪，王子豪，王玉杰，薛红涛8主要完成人情况表见表1。表2完成人情况表姓名排名技术职称工作单位完成单位对本项目技术创造性贡献曾获科技奖励情况李舜酩1教授南京航空航天大学南京航空航天大学对该项目总体技术负责。创新性提出了项目中多相关分析理论方法和盲源分离新技术，组织完成车辆零部件的低振动噪声设计。负责了共振消声修正理论公式和准零刚度隔振理论研究。负责完成车辆类型的确定，并参与大多数车辆改进设计的振动噪声试验。2015年7月获国防科技进步奖。2003年10月获山东省科技进步奖。蔡英凤2副教授江苏大学江苏大学负责对该项目中车辆的电子控制空气悬架系统理论与方法研究。对项目的空气悬架高度调节控制系统研究做出了贡献。作为江苏大学的项目负责人，与南京航空航天大学充分合作，协调了车辆减振降噪关键技术的整体研发。负责组织并参与完成了代表性车辆类型的舒适性设计应用试验。2016年12月获教育部科技进步二等奖李香莲3副教授南京航空航天大学南京航空航天大学提出了车辆上的结构振动特性全息光测量试验技术。负责了多相关振动噪声相关源分离的理论方法的实验室试验测试和改进车辆的测试。参与完成了柴油机、座椅减振器、进排气消声器等关键零部件振动与噪声的实验室测试与分析。2015年7月获国防科技进步奖汪少华4副教授江苏大学江苏大学进行了电控空气悬架混杂特性解析和研究，构建了电控空气悬架混杂系统模型结构。根据车辆实际行驶工况和电控空气悬架性能特点，提出了一种阻尼多模式自适应切换控制方法，制定了各模式间的切换策略。参与完成了电控空气悬架控制系统设计及实车道路试验。2009年12月获教育部科技进步二等奖孙晓强5讲师江苏大学江苏大学创新提出了气动可调阻尼减振器设计方法。发明了项目中的减振器阻尼调节与空气弹簧压力参数联动装置，解决了传统空气悬架系统中单一性能不可控的难题。建立了电控空气悬架车高调节系统混杂动态模型，实现了系统混杂模型的优化控制研究。无程 春6博士南京航空航天大学南京航空航天大学发明了车辆的多连杆混合剪式准零刚度座椅减振器，提出了相应的设计理论与技术。提出了车辆的主动悬架及振动计量的控制技术方法。参与和部分负责完成了项目的车辆零部件低振动与噪声设计、试验室验证、工程试验及推广。无江星星7讲师苏州大学南京航空航天大学发明了零输入主动悬架及其控制方法，提出了理论设计与应用方案。提出了项目中车辆的振动与噪声信号识别及整车低振动与噪声设计方法开展了研究。部分负责和参与了该项目的部件设计、试验验证、工程应用推广。无江 洪8教授江苏大学江苏大学建立了带气体非理想化修正的空气弹簧非线性力学模型，揭示了空气弹簧的非线性共振