整车NVH控制技术.ppt

1 庞剑博士Jian James Pang Ph D 2009年7月16日July16 2009 长安汽车股份有限公司ChanganAutomobileCo Ltd 整车NVH控制技术 AutomotiveNVHControlTechnology 2 汽车NVH问题NVHProblems汽车NVH控制方法NVHControlMethods汽车NVH技术的发展DevelopmentofNVHTechnology中国汽车NVH状态StatusofChinaAutomotiveNVH 3 NVH的重要性ImportanceofNVH NVH对顾客非常重要NVHisveryimportanttocustomersNVH的好坏是顾客购买汽车的一个非常重要的因素 NVH影响顾客的满意度NVHinfluencescustomers satisfaction在所有顾客不满意的问题中 约有1 3是与NVH有关 NVH影响到售后服务NVHinfluencesafter saleservices约1 5的售后服务与NVH有关 4 动态性能Attributes 噪声与振动 NVH 碰撞安全性能Safety行驶操纵性能Dynamics燃油经济性能Performance FuelEconomy环境温度性能ClimateControl乘坐的舒适性能RideComfort排放性能Emission刹车性能Breaking防盗安全性能Security电子系统性能Electricity可靠性能Durability 在所有动态性能领域 NVH 安全碰撞 操控 燃油经济性 等 中 NVH是涉及面最广的领域 NVH涉及面非常广NVHInvolvesAlmostAllSystemsofaVehicle 车身Body发动机 变速器及动力系统Powertrian底盘及悬架Suspension环境控制系统ClimateControl电子系统Electricity 5 目标设定与分解噪声振动源的控制噪声振动传递通道的控制NVH的评价NVH的试验与分析手段 TargetSettingandcascadingSourceControlPathControlNVHEvaluationNVHTestandAnalysis 汽车NVH问题NVHProblems汽车NVH控制方法NVHControlMethods汽车NVH技术的发展DevelopmentofNVHTechnology中国汽车NVH状态StatusofChinaAutomotiveNVH 6 NVH开发是一个目标制定 分解 验证的过程NVHdevelopmentisaprocessof TargetSetting Cascading Verification BenchmarkingCompetitionVehicleandsystemleveldatabaseQuickcontributionanalysis Competitivevehicles目标设定SetTargetsFuturewithrespecttocompetitiveactionsBalancewithrespecttootherattributes cost weight目标分解CascadeRequirementtoSubsystems设计论证DesignVerification 目标制定 分解 验证TargetSetting Cascading Verification 7 决定NVH的因素HowtoDetermineNVH 顾客的要求CustomersWant 政府法规GovernmentRegulation 公司的需要和技术能力CorporateWantsandTechnologyAvailable 竞争车BenchmarkVehicles 8 车1 2 3是市场上最好的三款车Car1 car2andcar3arethebestcarsinthemarkets这三款车作为benchmark的汽车The3carsareusedforbenchmarkvehicles根据benchmark的结果 设定目标Basedonthebenchmarktestresults newtargetwillbesetup 目标的分类TargetClassification 领导者Leadership aboveBest In Class领导群体之中AmongtheLeaders Best in Class 竞争者Competitor 目标设定TargetSetting 目标的级别TargetLevels整车 顾客 级目标 例如车内噪声Vehiclelevel Customerlevel suchasinteriorsound系统级目标 如动力系统的噪声Systemlevel suchaspowertrainnoise子系统级目标 如排气口的噪声Subsystemlevel suchasexhausttailpipenoise部件级目标 如消声器的传递损失Componentlevel suchasMufflerTL 9 目标分解TargetCascading目标分解是从上至下Targetsettingisfromupperleveltolowerlevel目标设定也是双向的Targetsettingisatwo wayprocessing目标分解也是双向的Targetcascadingisatwo wayprocessing 开发一款车 需要设置几百个NVH目标 10 模态分离策略ModalSeparationStrategy 在产品开发的初期 对所有系统和部件建立模态频率表Setupmodalfrequencychartforallsystemsandcomponentsatthebeginningofproductiondevelopment为设计和目标制定提供模态分析的策略Provideastandardmodalanalysisstrategyforvehicleprogramdesignandtargetsetting 11 多通道分析Multi PathAnalysis 源 通道 接受体Source Path Response 源Sources动力系统Powertrain风Wind路面Road其他Other通道Paths Structure borneandairborne 底盘Chassis车身Body内饰Interior其他Other接受体Reception耳朵Driver sandpassenger sears手Driver sandpassenger shands steeringwheel 脚Driver sandpassenger sfeet pedal toeboard 座椅Driver sandpassenger sbut seats 12 发动机噪声振动源EngineNoiseandVibrationSources 燃烧噪声CombustionNoise机械振动与噪声MechanicalVibration Noise流动噪声FlowNoise 变速器噪声振动源TransmissionNoiseSources 变速器啸叫TransmissionWhine变速器敲击TransmissionRattle 源 13 进气系统和排气系统的NVHIntakeandExhaustNVH 进气系统的噪声源进气口噪声Intakeorificenoise壳体的辐射噪声Shellradiationnoise 排气系统的噪声振动源挂钩传递到车体的力Hangerforcetransferredtobody排气尾管噪声Tailpipenoise壳体辐射噪声Shellradiationnoise 源 14 传递轴系的NVHDrivelineNVH 第一阶传递轴激励Firstorderdrivelineexcitation dynamicimbalance 传递齿轮啸叫Transmissiongearwhine Geardynamicmeshingforce 2阶激励2ndorderexcitationbyCardonJoint 源 15 路面 悬挂 底盘的NVHRoad Suspension ChassisNVH 激励源ExcitationSources路面表面的形状Roadsurfaceprofile轮胎的刚度和压力Tirestiffness pressure轮胎块的长度和形状Tirepatchlengthandshape轮胎的宽度和尺寸Tirewidth size汽车的速度Vehiclespeed 源 16 风激励噪声WindNoise 风激励噪声Windnoise 由于气流绕着汽车运动而产生的噪声thenoisecausedbyairmovementaroundthevehicle激励源Excitation 空气动力湍流Aerodynamicturbulence其他 天线的涡流 挡风玻璃的湍流产Other antennavortex windshieldturbulenceCavityresonance 90km h 源 17 结构通道控制 车身控制StructuralPathControl BodyControl 车身的结构模态应该与其他相邻结构模态分开BodyModesshouldbeseparatedfromothersystems车身结构模态应该与车身声腔模态分开Bodystructuralmodesshouldbeseparatedwithbodycavitymodes白车身和装饰车身模态的刚度要足够大 以避免产生奇异噪声Whitebodyandtrimmedbodymodesshouldstiffenoughtoavoidcausingsqueakandrattle局部模态应该足够高 以避免引起NVH问题 如轰鸣声 等 LocalmodesshouldbestiffnessenoughtoavoidNVHproblems suchboom resonance etc 车身要实现风噪最小设计Bodydesignshouldletwindnoiseminimized 通道 18 结构通道控制 底盘 悬挂的控制Chassis SuspensionNVH 轮胎的控制 tirecontrol声腔模态acousticcavity结构模态structuralmode轮胎的平衡typebalance 悬架系统的控制Suspensioncontrol悬架的模态频率suspensionmode悬架的刚度与阻尼stiffnessanddamping悬架跳动的频率hopfrequency悬架部件的频率partsfrequency 隔振垫Isolator隔振垫的控制isolatorcontrol隔振垫的刚度isolatorstiffness隔振垫的刚度与车架刚度的比值isolatorstiffnessandframestiffness 通道 19 振动通道的控制VibrationPathControl 振动通道控制的方法有 Vibrationpathiscontrolledby 隔振器Vibrationisolators吸振器Vibrationabsorption e g dampers阻尼材料Dampingmaterials提高结构和支架的刚度 阻止振动的传递Highstructureandbracketstiffness车身连接点灵敏度的控制Bodyconnectedpointsensitivitycontrol 通道 20 声学通道控制 声学包装AcousticPathControl SoundPackage 噪声通道是由声学包装来完成的Noisepathiscontrolledbysoundpackage including 车身的密封Sealingofvehiclebody孔洞的控制Controlofopenholesandopenings隔声材料的应用Soundisolationmaterial吸声材料的应用Soundabsorptionmaterial 通道 21 汽车NVH的两方面的评估TwoEvaluationsofVehicleNVH 车外通过噪声的评估Pass byNoiseEvaluation车内NVH的评估InteriorNVHEvaluation 车内NVH评估的两个方面InteriorNVHEvaluation主观驾评Subjectivedrivingevaluation客观测试评估Objectivetestingevaluation 主观驾评打分SubjectiveEvaluationRating 评估 22 客观评估ObjectiveEvaluation 整车级客观评估的内容 ItemsofVehicleLevelObjectiveEvaluations 驾驶员和乘客耳朵的声音 Driverandpassengerearssound soundlevelandsoundquality地板或座椅轨道的振动Floororseattrackvibration方向盘的振动Steeringwheelvibration椅子和人体的振动Seatvibrationandhumanbodyvibration 驾车状况DrivingCondition IdleWideOpenThrottle WOT PartialOpenThrottle POT CruiseReverseCoastdownTip in tip out 评估 23 不同级别的客观评估Vehicle SystemandComponentObjectiveEvaluations 例子Example 整车级评估Vehiclelevelevaluation系统级评估Systemlevelevaluation部件级评估Componentlevelevaluation 评估 24 试验道路 TestRoad环道circleroad直道straightroad平整的沥青路面asphaltroad平整的水泥路面smoothroad粗糙的水泥路面coarseroad砖做的路面brickroad鹅石路面cobblestoneroad斜坡路面sloperoad 试验 道路试验RoadTest 驾车状况DrivingCondition IdleWideOpenThrottle WOT PartialOpenThrottle POT CruiseReverseCoastdownTip in tip out 试验 25 试验 实验室试验LabTest 模态试验Modaltest振动响应Vibrationresponse异响识别Squeal rattle隔振器刚度Isolatorstiffness激光测量 等Lasermeasurement 振动试验VibrationTest 车内噪声Interiorsound进气噪声Intakenoise排气噪声Tailpipenoise动力总成辐射噪声Powertrainradiationnoise壳体辐射噪声shellradiationnoise通过噪声Passbynoise 噪声测试NoiseTest 声学灵敏度测量Acousticsensitivity振动灵敏度测量Vibrationsensitivity声传递损失测量Soundtransferloss 灵敏度测量SensitivityMeasurement 风洞噪声试验WindNoiseTest 试验 26 NVH分析方法NVHAnalysisMethods 有限元分析FiniteElementAnalysis边界元分析BoundaryElementAnalysis统计能量分析StatisticalEnergyAnalysis其它声学分析OtherAcousticAnalysis模态综合分析ModalSynthesisAnalysis传递路经分析TransferPathAnalysis 27 以声品质主导的NVH开发NVH主动及半主动控制高里程NVH问题NVH稳健性分析其他NVH技术发展领域 汽车NVH问题NVHProblems汽车NVH控制方法NVHControlMethods汽车NVH技术的发展DevelopmentofNVHTechnology中国汽车NVH状态StatusofChinaAutomotiveNVH SoundQualityActive Semi activecontrolHighmileNVHNVHRobustnessAnalysisOtherNVHTechniques 28 传统上 噪声控制就是降低声音的大小Historically ApproachVehicleSoundasNoiseControl仅考虑声级的大小和频率成分OnlysoundLevelandfrequencycontentareconsidered八十年代后 在汽车界开始使用声品质SoundQualityinAutomotiveIndustryinlate1980s汽车的声音与发动机转速有关Soundisrelatedwithenginespeed汽车的声音与发动机发火阶次有关Soundisrelatedwithenginefiringorders声音的成分影响听觉Soundcontentsinfluencelistening声音影响到顾客的满意度Allvehiclesoundscaninfluencecustomersatisfaction部件的声品质Componentsoundquality影响汽车的品牌AStrongIndicatorofVehicleBrand品牌的象征BrandImage Powertrain 汽车的DNAVehicleDNA 以声品质主导的NVH开发NVHDevelopmentBasedonSoundQuality 29 29 1 动力系统的声品质控制技术SoundQualityControlofPowertrianSystem 2 车身声品质控制技术SoundQualityofVehicleBody 3 电器系统声品质控制技术SoundQualityforElectricalSystem 三大声品质问题SoundQualityinThreeFields 好听的声音安静频率低 结实 一次碰撞声没有额外的噪声 不好听的声音声音大高频率象铃的声音多次碰撞声 嘁嘁喳喳 例子 example 关门声品质Close DoorSoundQuality GoodSoundQuietLowFrequency Solid OneImpactNoExtraneousNoise PoorSoundLoudHighFrequency Tinny Cheap RingsOn Bell Rattles Chirps etc 30 主动控制的元件ActiveControlComponents机械激励器Mechanicalactuator传感器Sensor电子控制器Electroniccontroller额外能量Extraenergysupplier 动力总成主动振动控制PowerplantActiveVibrationControl 车内噪声主动控制InternalNoiseActiveControl NVH主动及半主动控制NVHActiveControlandSemi Activecontrol 31 传统上Traditionally 汽车设计是要求0里程有良好的NVH性能VehicleshavebeendesignedintentionallytohavegoodNVHat0mile通常高里程的可靠性很重要 但是NVH不是关注的对象Highmileagedurabilityisimportant buthighmileageNVHisnotaconcern 高里程NVH问题HighMileageNVH 现在Now 高里程NVH性能对顾客长期的满意度来说越来越重要VehiclehighmileageNVHperformanceisbecomingmorecrucialforlongtermcustomersatisfaction有必要识别引起高里程NVH恶化的原因Necessarytoidentifymajorreasonswhichcausehigh mileNVHdegradation 32 稳健性 在使用的寿命内 当有外界干扰因素的情况下 系统仍然按照设计的功能工作 也就是说 产品的性能对输入源的变化不敏感Robustness theconceptofaproducttoperformitsintendedfunctionconsistentlyinthepresenceofnoiseduringitsexpectedlife Thatis theperformanceoftheproductisinsensitivetosourcesofvariability NVH稳健性分析NVHRobustnessAnalysis 33 噪声振动传递路径的精确分析TransferPathAnalysis源及通道对车内贡献量分析技术SourceandPathContributionAnalysis整车高速风噪控制与车身优化技术WindNoiseandBodyDesign整车道路噪声控制与悬架系统优化技术RoadandSuspensionNVHControl轮胎噪声的研究TireNoiseAnalysis发动机的燃烧噪声EngineCombustionAnalysis动力总成辐射噪声控制技术PowerplantRadiationNoiseControl变速器的啸叫和敲击TransmissionWhineandRattle发动机 离合器 变速器传动系统的振动控制PowerplantShaftVibrationControl由摩擦引起的噪声与振动分析NVHCausedbyFriction新能源汽车的NVH控制NewEnergyVehicleNVHControl轻量化材料和结构的噪声与振动研究NVHforLight Material新型隔声材料及结构的研究NewSoundIsolationMaterialandStructureAnalysis异响的前期控制技术AdvancedControlforSquealandRattle测量技术的研究StudyofMeasurementTechnology 其他NVH技术发展领域OtherNVHTechnologyDevelopmentFields 34 汽车NVH问题NVHProblems汽车NVH控制方法NVHControlMethods汽车NVH技术的发展DevelopmentofNVHTechnology中国汽车NVH状态StatusofChinaAutomotiveNVH 各个方面越来越重视试验室和CAE的大量投入人才队伍迅速发展自主轿车NVH水平大大提升存在的问题长安NVH开发状况 MoreandmoreattentiononNVHHugemoneyonlabsandCAERapidgrowthofNVHengineersSignificantlyimprovementonCapacityExistedproblemsStatusofChanganNVHdevelopment 35 企业意识到NVH的重要ImportanceofNVHisrealizedbymanycompanies逐年增加投入MoneyspentonNVHisincreasedyearbyyear招聘一流人才ThebestNVHexpertsarehired行业关注NVHAttentionfromautoindustry例子 各种会议和培训越来越多i e moreconferencesandtrainingsonNVH政府把NVH作为自主汽车的一个重要技术领域NVHisconsideredoneofthemostimportanttechnologiesinautodevelopment例子 组建企业国家重点实验室i e nationalkeylabisunderconstruction海外华裔学者对中国汽车NVH发展的推进Contributionfromoverseascholars讲课 出书 交流等lectures books exchanges 各个方面越来越重视MoreandMoreattentionisonNVH 中国汽车NVH工作主要是从2000后才开始 36 实验室与CAE的大量投入HugeMoneySpentonLabsandCAE 同济大学空气动力与低噪声风洞试验室 各个公司纷纷兴建试验室 如 Manylabshadbeenconstructed suchas大型整车消声室Wholevehicleanechoicchambers发动机消声室Engineanechoicchambers部件实验室PartslabsCAE的使用在普及WideapplicationonCAE 风洞试验室WindTunnel 37 人才队伍迅速发展RapidGrowthofNVHEngineers 从事NVH的工程师迅速增加RapidGrowthofNVHEngineers以长安汽车公司为例 TakeChanganAutoasexample 2003年 NVH工程师不到10人lessthan10NVHengineers2009年 NVH工程师超过100人morethan10