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乘用车NVH介绍,1.概述目的：熟悉、理解NVH所要求的关键概念主观感觉：最重要的是顾客感觉*用工程术语表示顾客反映的参数是困难的*与主观反映和设计参数两者相关的客观测量客观测量：已开发出各种客观测量并且要求越来越多客观测量的重要特征常用于频域NVH和频域：大多数情况下，NVH问题由噪声和振动组成*按照它的频率和重复率理解成等价的平稳正弦分量*基于这种技术的方法叫频域方法主观的NVH问题：NVH设计目标主要是避免在汽车设计中频繁重复的问题。,NVH问题分类：*运行状态（急速、急加速、匀速.）*主观感觉（轰鸣声、抖动.）*客观测量（声压、粒子速度、加速度.）*频率范围*源（动力传动系、路面、风.）结构振动和噪声：结构噪声是由机械传递的力引起的，如发动机悬置空气噪声和隔声：作用在车身外部的空气压力的扰动产生的噪声；空气噪声主要用隔声和密封来控制。声质量和NVH：声质量由平衡自然出现的各种形式噪声来实现车身振动模态：车身的NVH主要关心结构共振模态；*共振模态储存并放大输入力力和模态频率排列：要点是传到车身的输入力和输入力频谱的峰值不要对准重要的车身模态车身结构和NVH：从结构观点看，关键是如何设计具有最好共振参数的车身,2.NVH和频率频域：任何运动都可用正弦运动的和来表示;正弦波可用振幅和频率描述：,*基频音调*谐波*时域和频域的表示,为什麽用频域：*最常见的NVH问题出现在特殊频率范围内；*传到车身的NVH输入力最容易在频域分类或诊断*车身的共振最容易用频响函数说明，且共振出现在特殊频率上；*噪声和振动的谐波响应用频率术语最容易理解和分析常见的NVH问题的频谱：NVH问题的分类：*结构声与空气声*频率范围*源（动力传动系、路面、风）结构声NVH通过悬置等的机械传递颤抖10几Hz25Hz轰鸣声25Hz350Hz路面噪声100Hz400Hz齿轮的呜呜声和咔嗒声300Hz640Hz空气声作用在车身上空气压力扰动的噪声进气噪声80Hz320Hz排气噪声80Hz1280Hz前端附件噪声320Hz2000Hz发动机辐射噪声320Hz2000Hz齿轮鸣声160Hz350Hz风噪声640Hz2000Hz,3.人体对振动和噪声的响应概述一般测量和主观打分的关系：*任何NVH的客观测量要与感觉相对应。各种测量最好对不同NVH问题来进行*对参考样车和试验样车进行主观评价和客观测量*分析主观评价与客观结果的相关性声压级和分贝：*声压（N/m2)是描述声音的基本测量*声压级SPL=20log(P/P。）P。20uPa参考声压人耳的灵敏度、响度和噪度：*人耳的灵敏度有频率依赖性，可听范围2020000Hz*人耳的灵敏度取决于总声级*一个频率的声音可以掩蔽其它频率的声音*人耳的灵敏度取决于年龄、性别、对噪声的预先暴露和其它因素,物理测量和心理声学测量摘要物理测量：*Pa用N/m2为单位的声压级，用于工程计算*dBL声压级的对数测量，没有计入人耳灵敏度：声压增加一倍，声压级增加6dB响度测量：*dBA参考40方等响曲线的考虑人耳对频率的灵敏度的对数测量的声压级，常用于整车开发试验*dBC参考100方等响曲线的考虑人耳频率灵敏度的对数测量的声压级，适合高声级测量*phons（方）用由频率和声压级共同决定的响度对数测量*sones（宋）响度的线性测量。对纯音s=2p-40/10s宋p方对宽带噪声使用ZwickerSonesISO532-1975(E)1/3倍频程StevensMark(6)ISO532-1975(E)倍频程StevensMark(7)ISO532-1975(E)1/3倍频程,语音干扰测量：大多数的语音在200700Hz频率范围*SIL语音干扰级，评价语音干扰*PSIL首先语音干扰级用比SIL使用的频率范围稍有区别的频率范围评价噪声干扰语音的程度*SI语音可懂百分数，由噪声引起语音干扰的百分数测量*AI语音清晰度指数综合测量：几个不同的测量一起或不同的几个运行条件一起（即不同路面）的测量称综合测量，优选综合分（CRP)与动力传动系噪声主观打分有很好的相关性。包括dBA、SIL。声质量：*声质量考虑了人对声音的心理声学效果*发动机的噪声是深入研究的主题*重点是对特殊频率非常灵敏的声质量，必须关注引起这些频率上升的作用机理双耳记录和回放：高质量的双耳记录及在安静环境中回放进行评价。对记录信号可进行任意修改以改进声质量。对振动的灵敏度：人体振动灵敏度峰值在14Hz,粗约正比于速度*由于车身柔性模态高于4Hz，车身振动最好用速度来评价VL=20log（V/V。)V。=10-6mm/s,4.引起NVH问题的力由于重复事件的力离散频谱力：*单一正弦组成的很多重复运动的动力装置的力，它的频率取决于速度或转速*每个正弦波用不连续的谱线表示，因此频谱涉及离散频谱*这些输入力引起的噪音较特殊旋转阶次力：*大多数的正弦曲线涉及上面出现的频率，它是某些零件旋转频率的简单倍数。*当这些力发生时，倍数叫力的阶次*阶次经常出现，但不是总有，阶次是整数*当声音由几个阶次组成时，它将在最低阶次频率上自己重复*过零是规矩的间隔*阶次力通常由开始阶次的力，然后旋转分量和最后原始力确定（不需要规定分量）,*在发动机曲轴阶次情况下，通常不提及曲轴阶次（即发动机阶次意味着曲轴阶次）*惯性力和不平衡力随转速或车速迅速增大，并且通常在频率范围的高端是重要的。,乐声：*在动力装置的声音和音乐声之间有强的相似*由乐器产生的音符包括对应于一阶的基频和对应于高阶的谐波*较低频率谐波对应于音阶上的音调音乐术语倍频程*西方音乐基于8音（音调）叫“音阶”或“音键”组。每组的最低音叫基音，最高音是基音的2倍叫倍频程。一组基音的倍频程作为下一组8音的基音。,由于随机事件的力连续频谱的力和声音：*如果输入力只能用大量接近间隔的频率来描述的，就说是连续频谱*连续频谱的主要两个例子是路面噪声和风噪声*对应连续频谱的声音在有限时间内不能重复，并且过零是随机间隔1/3倍频带：*经常用1/3倍频带柱状图方便显示连续谱；倍频程，1/12倍频程，1/24倍频程也用*柱状图每块表示频率间隔是21/3fc的声级，fc是中心频率*标准的1/3倍频带,随机噪声线性谱：用相等频率间隔的线性谱去分析随机噪声，它的峰值对应频率可以显示，而1/3倍频带却不能。脉冲孤立的脉冲和瞬变：*孤立的脉冲也产生连续频谱*以相位排列的单一正弦波，碰撞时提供最大力*对随机路面噪声和风噪声，是随机排列的正弦波，所以峰值通常不大于3倍的平均值（也就是RMS平均，均方根值）*脉冲会激励共振，然而它们钟形衰减重复脉冲和离散频谱：*重复脉冲，像发动机点火脉冲，产生不连续的阶次频谱*频谱的包络是单一脉冲*所有能量封闭在离散线（阶次）中,5车身对输入力的声学响应传递函数/频响函数线性：*大多数结构像轿车车身，对NVH力的响应是线性的，即响应正比于输入力*结构对正弦输入力的响应是正弦位移*结构的动力学性能用不同频率正弦输入来表示传递函数（频响函数）：*频响函数是输出对输入对稳态正弦输入之比（输出/输入）*频响函数能用输入正弦信号测量，等待瞬态过程消失后，取输出/输入之比。*频响（或传函）术语通常意味着传入的力*传递损失、传递率，输出和输入使用相同单位（即声压/声压）惯性、牵移率、柔性：*加速度/力的比值叫惯性*速度/力的比值叫牵移率*位移/力的比值叫柔性驱动点的频响：如果响应在输入点测量，上述3种测量作为驱动点测量，因此：,*惯性测量的值随频率而升高a/F*牵引率测量的值随频率在相同水平上V/F*柔性测量的值随频率而下降d/F从这些特性来看，建议用牵引率设置车身目标。车身模态结构响应：*完全可以用结构响应来定义频响函数*共振是储存能量并放大输入力效果的振动模态*频响函数中共振产生峰值上升*车身的NVH分析首选车身的共振这个术语模态参数：共振用几个模态参数来表征，特别是：*共振频率，对所有输入相同*模态形状，它表征结构上所有点的相关运动，模态形状独立于输入*模态阻尼，由于阻尼增加，运动减少*模态质量，比例参数*节点，在这一点模态变形为零，并且输入力不能激励模态放置悬置的好地方*反节点，模态形状在这点最大并且输入最强激励模态放置悬置最坏的地方。,声学共振：*声学共振放大了车身板金运动的效果*声学模态用试验方法测量是困难的，因为薄金属运动响应对声音是强烈的，因此会搞坏试验。*为了解决这个问题，薄金属必须要固定降噪和空气声的NVH：车内噪声频率大于500Hz，主要来自空气声通道。例如通过防火墙传播的发动机噪声，在这种情况下，降噪涉及隔声而不是结构改变。隔声是降噪的一种有效方法。在原车受影响的区域处放置声源检查隔声效果。同时测量车内和车外自由场的声压级。声源放在发动机舱，测量驾驶员耳旁的声压级，用1/3倍频程频谱来确定隔声效果。噪声降低特别规定为：NR20logPi/P。Pi车内声压级P0激励源声压级（离声源1米远处声压级）从上式可以看出，20dB的传递损失对应于P。/Pi1040dB的传递损失对应于P。/Pi100随着频率增加，噪声也迅速降低。发动机噪声在频率500Hz-10KHz范围内趋于平坦（1/3倍频程计权）。,6结构噪声和车身结构与NVH问题一起排列车身模态车身模态对NVH问题的贡献通常出现在共振模态频率附近。,(接上页）,NVH结构噪声的分类和分析广义NVH分类：,抖动,接上页,怠速轰鸣,动力传动系轰鸣,7空气噪声空气噪声不是由力经机械路面传到车身产生的声音。*动力传动系噪声：由动力传动系辐射后进入乘客舱的噪声*风噪声空气动力性噪声，空气通过汽车时由于空气动力学效应的压差引起的噪声。动力传动系噪声：*车轴噪声：只存在于后驱车中400-600Hz*发动机噪声：发动机辐射的噪声350-10KHz*排气噪声：排气管口辐射的噪声100-600Hz*齿轮噪声：齿轮啮合噪声300-1500Hz*齿轮鸣呜声：低声级纯音200-2000Hz*进气噪声：进气口噪声100-600Hz*嘀嗒声和杂乱声：像皮带噪声的各色各样的声音动力装置噪声随发动机转速变化：动力装置的辐射噪声随转速增加而增加。动力装置辐射噪声的频谱：A计权噪声频谱典型的峰值在1000-2000Hz之间,动力装置噪声源：*发动机本体：油底壳、摇臂室盖、正时齿轮盖、缸体、曲轴皮带轮、缸盖*变速器本体：齿轮箱、变速器端盖*发动机附件：水泵及支架、起动机、机油滤清器及适配器、空调装置、动力转向泵、动力转向泵皮带轮、辅助皮带张紧轮、惰轮、发电机、空调媒介管、空气滤清器、空气清洁器进气管等*进气系：进气消声器*排气系：排气消声器、催化器风噪声风噪声：空气通过汽车时由于空气动力学效应的压差引起的噪声人对风噪声的响应：*声级：风噪声总声级（用宋表示）*方向性：噪声出现在清晰的方向往往比不容易确定的方向更烦人*音调内容：纯音或差不多纯音通常比宽带声音更烦人*可变性：波动的声音通常比恒定的声音更烦人,遮蔽：其它噪声，特别是动力传动系噪声可能遮蔽风噪声。风噪声和紊流（湍流）：*风噪声是由紊乱的空气运动产生的，是随机的空气运动。紊乱运动通常产生宽带频谱。*在有些情况下，紊流产生的音调有周期性成分。风噪声频谱：*典型的风噪声A计权频谱在250Hz-500Hz之间具有宽的峰值。高于500Hz以后，每倍频程下降6dB。尽管随频率下降，高频端对客户的满意程度是很重要的。*周期性紊流可能产生哨声的音调，它比高频声更烦人。由于分离紊流的噪声：*一个紊流源当通过汽车时，分离的光滑片状层流空气引起紊流漩涡运动。*由分离和紊流产生的风噪声的严重程度由车子形状的不连续性所决定。这些不连续性是：&A柱&后视镜&门（特别对A-B柱的偏移）&边窗,*当气流通过孔洞时，类似现象可能出现：共振影响：涡流脱离音调可能被共振把效果放大，如气流通过孔洞：涡流脱落也可能与结构共振相互影响。由于吸气的噪声：由于空气动力学的压差产生的空气泄漏或通