更舒适的汽车,更美好的明天.doc

更舒适的汽车，更美好的明天引言随着人民生活水平的提高，越来越多的汽车进入了家庭。在这些不需要过分追求汽车极速快感的地方，汽车舒适性的重要性就体现出来了。舒适性配置更多的是为驾驶者和乘坐者提供一种人性层面的关怀，特别是在汽车进入家庭以后，其作用越来越受到消费者的重视，追求舒适性也无可厚非。故而有了汽车NVH技术的诞生。汽车NVH技术简介NVH 噪声、振动与声振粗糙度,，是衡量汽车制造质量的一个综合性问题，它给汽车用户的感受是最直接和最表面的。业界将噪声、振动与舒适性的英文缩写为NVH（Noise、Vibration、Harshness），统称为车辆的NVH问题，它是国际汽车业各大整车制造企业和零部件企业关注的问题之一。有统计资料显示，整车约有1/3的故障问题是和车辆的NVH问题有关系，而各大公司有近20%的研发费用消耗在解决车辆的NVH问题上。NVH特性的研究不仅仅适用于整个汽车新产品的开发过程，而且适用于改进现有车型乘坐舒适性的研究。这时一圾是针对汽车的某一个系统或总成进行建模分析，找出对乘坐舒适性影响最大的因素，通过改善激励源振动状况(降幅或移频)或控制激励源振动噪声向车室内的传递来提高乘坐舒适性。NVH问题的分类与特性对于汽车而言，NVH问题是处处存在的，根据问题产生的来源又可分为发动机NVH、车身NVH和底盘NVH三大部分，进一步还可细分为空气动力NVH、空调系统NVH、道路行驶NVH、制动系统NVH等等。NVH问题还是系统性的，一个地方有问题，并不仅仅是一个地方的事情。例如有些轿车行驶时车厢噪声大，查源头在发动机，那么这一个噪声问题可能就涉及到三个部分，一个是发动本身的噪声大，一个是发动机悬置部件减振效果差，一个是车厢前围和地板隔音技术不好，是一个互相关联的系统问题。各大公司对于NVH问题提出的解决方案1.吸音材料和技术通常，处于不同工作环境下的汽车部件，对吸音、隔音材料的要求也不尽相同。例如，除了要求具有良好的吸音隔音性能外，发动机罩盖要求材料要具有较高的耐高温性，发动机底盘和车轮罩则要求材料具有良好的耐腐蚀性和抗磨损性，而内饰部件则更关注材料的环保性能，如此等等。作为一家专业的吸音材料及解决方案供应商，通过对汽车内饰系统吸音效果的深入研究，欧文斯科宁认为：座椅、车顶棚和地毯是吸收车内噪音效果最好、对降低车内噪音贡献最大的内饰部件。“人们常常忽视车顶棚的降噪作用。但大量的研究表明，如果对车顶棚做恰当的吸音处理，其吸音效果远优于其他的内饰部件。” 欧文斯科宁的梁振华博士介绍说，通过优化车顶棚的透气性，可以获得更佳的吸音效果。例如，使用半透气性的面料可以提高顶棚的低频吸音性能，顶棚背部的空气层也有助于吸收低频噪音。此外，在顶棚背部铺放吸音棉，则可改善车顶板金件的阻尼减振性能。基于此，该公司新开发出了AcoustiMax热成形基材，其芯材为50%PP+50%长玻纤复合材料，上下两层分别为胶膜和无纺布，可取代目前车顶棚常用的PU泡沫，以提供更好的吸音效果。该材料具有较高的热膨胀率，可制成变截面产品，不仅提高了产品的设计自由度，还有助于消除匹配间隙，同时满足单个零件的不同部位对声学性能、强度和硬度的不同要求。与PU泡沫相比，AcoustiMax可使部件的重量更轻，强度和韧性更好，且可回收。梁振华博士介绍说，PU基材由于韧性较低，因此需要在拉手等凹陷变形较大的部位添加玻璃纤维毡，以进行增强，防止基材的拉伸破裂。这不仅增加了制造工艺的难度和成本，而且还造成顶棚的刚度分布不均。在有窗帘气囊的情况下，气囊不易在被加强部位处爆裂。相比之下，AcoustiMax基材具有各向同性的特点，韧性较高，拉伸比可达2：1，不会出现局部破裂和折弯的问题，因此无需对顶棚进行局部加强，顶棚刚性分布更均匀。据介绍，AcoustiMax基材可一步模压成形，尤其适合于对声学性能、硬度和强度有较高要求的半结构部件。其应用包括：车顶棚、门内饰板、衣帽架、行李箱饰件、备胎盖、座椅靠背和立柱等。2.密封材料和技术除了吸音和隔音外，密封技术同样非常重要，汉高股份有限公司（以下简称“汉高”）对此做了大量研究。该公司的NVH项目负责人王东川先生特别提到了“空腔密封”的概念。据介绍，焊接完成后的白车身侧围上存在一些封闭的箱体加强梁结构，即所谓的“旁路空腔结构”，如A、B、C柱，门槛、前围和侧围等。空腔除了会传递车外噪音，如发动机噪音、排气管噪音、风噪和胎噪外，当汽车高速行驶时，这些空腔中还会产生高速气流。高速气流通常会引发两大问题：首先，由于空腔不均匀，管阻大，导致高速气流与空腔障碍物之间发生摩擦，从而在空腔壁处形成涡流，最终产生湍动气流噪音；其次，湍动气流会引起空腔板金件共振，从而产生共振噪音。同时，旁路空腔就像乐器的共鸣箱，会引起空腔噪音的共鸣，有放大噪音的作用。因此，由空腔引发的“旁路噪音”必须引起重视。目前，采用密封技术来封堵空腔是解决旁路噪音问题较理想的方法。3.结构加强和阻尼技术作为一家专业开发NVH解决方案的公司，汉高拥有较全面的产品和技术，涉及密封、吸音、阻隔、阻尼和结构加强等。除了在空腔密封方面拥有专长外，该公司在解决振动问题上同样富有经验。王东川先生介绍说，汽车本身就是一个弹性振动系统，不平的路面，以及发动机和传动系统的振动都会引起车身振动，甚至引发共振。共振不仅使车内乘员产生不舒适感，还会带来噪音和部件的早期疲劳损坏，并破坏车身的密封性。为解决此类问题，汉高开发了结构加强材料，用以提高车身板金件和结构件的刚性，改变局部共振点，以达到抑制振动的目的。其中，HSTM 301H/301G系列材料是为提高薄壁板件的刚度而特别开发的，它由高强度的约束层（可以是钢纤维或玻璃纤维）和环氧树脂骨架层组成。使用时，先对钣金件或结构件做抗弯刚度分析，以确定加强部位。然后在此部位上贴加结构加强材料。在焊装或涂装生产中，结构加强材料即发生硫化反应，从而实现了对板金件或结构件的加强。4.提高车身强度和刚度的结构胶在提高车身强度和刚度方面，陶氏的BETAMATE结构胶同样是一种完美的解决方案。它可在不增加重量和成本的情况下，提高汽车的能量吸收效率。主要产品类型包括：预凝胶型结构胶、抗碰撞结构胶、预凝胶型抗碰撞结构胶，以及包边密封胶。这些基于多种聚合物的韧性胶，可以通过手工或机器人的操作方式，进行盘绕、喷涂和挤出, 并可用于早期开发阶段的白车身连续粘接生产中。该新产品可替代焊接和机械锁扣，用于相似的或完全不同的基底材料之间的粘接，比如高强度的钢、铝和镁等。其优点是：在使用中，无需脱脂或底涂；可减少点焊和机械锁扣周围常出现的疲劳和失效问题，从而提高产品的耐久性；提供良好的密封性能，阻止外界环境的影响。其在汽车上的应用包括：车门、引擎罩、行李箱盖板、引擎舱部件、驾驶室、车顶棚，以及梁和其他一些承载部件。陶氏企业乐传华先生说，由于新一代的BETAMATE抗碰撞结构胶具有较高的韧性，因而可提供良好的抗碰撞性能，且不会引起重量的增加。在替代昂贵的焊接工艺方面，它不仅有助于降低成本，而且避免了焊缝问题的出现。汽车NVH特性研究的建模和评价方法研究汽车的NVH特性首先必须利用CAE技术建立汽车动力学模型，已经有几种比较成熟的理论和方法。 多体系统动力学(DCM)多体系统动力学(DCM)方法将系统内各部件抽象为刚体或弹性体，研究它们在大范围空间运动时的动力学特性。在汽车NVH特性的研究中，多体系统动力学方法主要应用于底盘悬架系统、转向传动系统低频范围的建模与分析。有限元方法(FEM) 有限元方法(FEM)是把连续的弹性体划分成有限个单元，通过在计算机上划分网格建立有限元模型，计算系统的变形和应力以及动力学特性。由于有限元方法的日益完善以及相应分析软件的成熟，使它成为研究汽车NVH特性的重要方法。一方面，它适用于车身结构振动、车室内部空腔噪声的建模分析；另一方面，与多体系统动力学方法相结合来分析汽车底盘系统的动力学特性，其准确度也大大提高。边界元方法(BEM)与有限元方法相比，边界元方法(BEM)降低了求解问题的维数，能方便地处理无界区域问题，并且在计算机上也可以轻松地生成高效率的网格，但计算速度较慢。对于汽车车身结构和车室内部空腔的声固耦合系统也可以采用边界元法进行分析，由于边界元法在处理车室内吸声材料建模方面具有独特的优点，因此正在得到广泛的应用。统计能量分析(SEA)以空间声学和统计力学为基础的统计能量分析(SEA)方法是将系统分解为多个子系统，研究它们之间能量流动和模态响应的统计特性。它适用于结构、声学等系统的动力学分析。对于中高频（300HZ）的汽车NVH特性预测，如果采用FEM或BEM建立模型，将大大增加工作量而且其结果准确度并不高，因此这时采用统计能量分析方法是合理的。有人利用SEAM软件对某皮卡车建立了SEA模型，分析了它在250Hz以上的NVH