汽车振动与噪声

1、1,1,汽车NVH介绍,2,2,NVH现象与基本问题 噪声与振动源 NVH传递通道 NVH的响应与评估 NVH试验 NVH的CAE分析 NVH开发 汽车声品质,3,3,动态性能,静态性能,汽车的性能,汽车的外观造型及色彩 汽车的内室造型、装饰、色彩 内室及视野 座椅及安全带对人约束的舒适性 娱乐音响系统 灯光系统 硬件功能 维修保养性能 重量控制,噪声与振动（NVH） 碰撞安全性能 行驶操纵性能 燃油经济性能 环境温度性能 乘坐的舒适性能 排放性能 刹车性能 防盗安全性能 电子系统性能 可靠性能,NVH是汽车最重要的指标之一,4,4,汽车所有的结构都有NVH问题,车身 动力系统 底盘及悬架 电

2、子系统 ,在所有性能领域（NVH， 安全碰撞、操控、燃油经济性、等）中，NVH是设及面最广的领域。,5,5,噪声 Noise: 是人们不希望的声音 注解: 声音有时是我们需要的 是由频率, 声级和品质决定的 频率范围: 20-10,000 Hz 振动Vibration 人身体对运动的感觉, 频率通常在0.5-200 Motion sensed by the body, mainly in .5 hz- 50 hz range 是由频率, 振动级和方向决定的 不舒服的感觉Harshness - Rough, grating or discordant sensation,NVH: Noise,

3、Vibration and Harshness,什么是NVH？,6,6,为什么要做NVH?,NVH对顾客非常重要 NVH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 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 约1/5的售后服务与NVH有关,7,7,决定NVH的因素,顾客的要求,政府法规,公司的需要和技术能力,竞争车,8,8,NVH 车速 发动机转速的关系,9,9,路面及动力系统 的振动 Road & P/T Vibration,路面及动力系统的噪声Road & P/T Sound,风激励噪声Wind Noise,动力系统的声品质 P/T

4、 Sound Quality,0 Hz,100 Hz,250 Hz,800 Hz,5000 Hz,NVH与频率的关系,10,10,多通道分析,源-通道-接受体模型,源 动力系统 风 路面 其他 通道 底盘 车身 内饰 其他 接受体 耳朵 手 脚 座椅,11,11,NVH现象与基本问题 噪声与振动源 NVH传递通道 NVH的响应与评估 NVH试验 NVH的CAE分析 NVH开发 汽车声品质,12,12,源: 动力系统NVH,动力系统 Powertrain,动力总成 Powerplant,13,13,发动机噪声源,机械振动与噪声 曲轴系统 凸轮轴系统 链,齿轮,皮带 非燃烧引起的冲击 附件,燃烧噪

5、声 活塞载荷 气缸盖载荷 曲轴轴承载荷,流动噪声 进气 排气 风扇,14,14,引起的问题 曲轴共振 曲轴的应力集中和断裂,曲轴扭转振动,阻尼器Damper 橡胶阻尼器 液压阻尼器,15,15,变速器啸叫,T.E. vs. Gear Noise,k(t),e(t),Xa,Xb,Gear Mesh,齿轮制造精度不够 齿轮匹配对中不好 齿轮材料不好,啸叫的原因：齿轮啮合不好,16,16,变速器敲击,啸叫的原因： 曲轴扭振 传动轴系转速波动 变速器齿轮间隙控制不好,17,17,动力总成NVH,动力总成的弯曲模态 动力总成的辐射噪声 悬置位置的振动 附件的振动及辐射噪声,18,18,启动噪声,发动机缸

6、盖15CM处,CM5_CB10改进前,浪迪_K14,五菱_B12,CM5_CB10改进后,改进方案为：1、加强飞轮 2、飞轮启动齿轮不倒角 3、加大飞轮启动齿圈直径,19,19,传递轴系的NVH,第一阶传递轴激励 传递齿轮啸叫 2阶激励,20,20,1. 齿轮啮合,2. 轴的不平衡,3. 由十字连接引起的2阶激励,21,21,进气系统和排气系统的NVH,歧管的设计与声品质,22,22,进气系统NVH,空滤器,谐振腔,四分之一波长管,进气口噪声 壳体的辐射噪声,23,23,排气系统的NVH,控制指标 挂钩传递到车体的力 排气尾管噪声 壳体辐射噪声,控制方法： 消音器的设计 波纹管/球连接的选择

7、。,24,24,路面-悬挂-底盘的NVH,激励源 路面表面的形状 轮胎的刚度和压力 轮胎块的长度和形状 轮胎的宽度和尺寸 汽车的速度 传递路径隔离 悬挂的隔振设计 结构模态: 控制臂, 稳定杆, 等 轮胎的声腔模态和结构模态的耦合 响应: 车身灵敏度,25,25,风激励噪声,风激励噪声: 由于气流绕着汽车运动而产生的噪声 激励源: 空气动力湍流 其他: 天线的涡流, 挡风玻璃的湍流, 90 km/h,26,26,NVH现象与基本问题 噪声与振动源 NVH传递通道 NVH的响应与评估 NVH试验 NVH的CAE分析 NVH开发 汽车声品质,27,27,NVH通道的控制,结构声的传递通道:,空气声

8、的传递通道:,28,28,噪声通道控制,噪声通道是由声学包装来完成的 车身的密封 孔洞的控制 隔声材料的应用 吸声材料的应用,29,29,振动通道的控制,车身结构的控制：提高结构和支架的刚度, 阻止振动的传递 隔振器 吸振器 阻尼材料,振动通道控制的方法有:,30,30,车身的结构模态应该与其他相邻结构模态分开 车身结构模态应该与车身声腔模态分开 整车模态的刚度要足够大,以避免产生奇异噪声 局部模态应该足够高,以避免引起NVH问题, 如轰鸣声, 等.,结构通道控制: 车身结构,31,31,车身阻尼处理,在车身板上, 加阻尼材料可以减小结构振动和产生的辐射噪声(中频).,Floorpan,Roo

9、f,Package Tray,Wheelhouse,Dash,Oil Pan,Valve Cover,Doors,32,32,车身的设计影响到风激励噪声,车身的设计: 减小风激励引起的噪声,33,33,底盘/悬挂系统的NVH,轮胎的控制: 声腔模态 结构模态 轮胎的平衡,悬架系统的控制 悬架的模态频率 悬架的刚度与阻尼 悬架跳动的频率 悬架部件的频率,隔振垫 隔振垫的控制 隔振垫的刚度 隔振垫的刚度与车架刚度的比值,34,34,NVH现象与基本问题 噪声与振动源 NVH传递通道 NVH的响应与评估 NVH试验 NVH的CAE分析 NVH开发 汽车声品质,35,35,汽车NVH的两方面的评估,车

10、外通过噪声的评估 车内NVH的评估,车内NVH评估的两个方面 主观驾评 客观测试评估,36,36,通过噪声测试,通过噪声标准 标准: 欧标, ISO, SAE, 等. Standards: Euro, ISO362, SAE J986, SAE J1470, etc.,37,37,车内NVH主观评价,顾客对车内NVH给出直觉的感受: 声音: 安静或吵闹, 舒适或烦恼 振动: 大或小, 舒服或不舒服,不同车辆的顾客对NVH有不同的感受 运动车的顾客喜欢有力的发动机声音, 而且感觉刺激 豪华车的顾客喜欢安静而舒适的感觉,主观评级,38,38,客观评估,客观评估的内容: 驾驶员和乘客耳朵的声音: 地

11、板或座椅轨道的振动 方向盘的振动 椅子和人体的振动,39,39,NVH现象与基本问题 噪声与振动源 NVH传递通道 NVH的响应与评估 NVH试验 NVH的CAE分析 NVH开发 汽车声品质,40,40,室外和室内试验 试验场(路面)试验 实验室试验,试验种类 振动试验 噪声试验 灵敏度试验 其它,试验道路: 环道 直道 平整的沥青路面 平整的水泥路面 粗糙的水泥路面 砖做的路面 鹅石路面 斜坡路面,41,41,振动试验,4 poster shaker,模态试验 锤子敲击 激振器激励 振动响应 座椅, 方向盘, 等seat track, steering wheel, etc. 异响识别 隔振

12、器刚度 激光测量, 等,42,42,噪声测试,车内噪声 进气噪声 排气噪声 发动机辐射噪声 壳体辐射噪声 通过噪声,43,43,灵敏度测量,声学灵敏度测量 振动灵敏度测量 声传递损失测量,灵敏度有时被称为传递函数,44,44,风洞噪声试验,空气动力声学风洞 车辆风阻试验 车辆稳定性试验 侧风响应试验 车内噪声试验 车外噪声试验 内流优化试验 流动显示试验 雨刮器试验,45,45,NVH现象与基本问题 噪声与振动源 NVH传递通道 NVH的响应与评估 NVH试验 NVH的CAE分析 NVH开发 汽车声品质,46,46,CAE的重要性 降低成本 减少摩型车 节约时间 多方案设计 多功能分析 稳健性

13、设计,广泛地应用到汽车开发 目标设定和分解 整车分析 系统/子系统分析 部件分析,47,47,例子：有限元分析,有限元对低频分析是很精确的 有限元可以用来分析系统/部件的NVH问题 有限元也可以用来分析整车的NVH问题 分析目标： 结构模态 响应,NVH-CAE分析方法,有限元分析 边界元分析 统计能量分析 其它声学分析 模态综合分析 传递路经分析,48,48,NVH现象与基本问题 噪声与振动源 NVH传递通道 NVH的响应与评估 NVH试验 NVH的CAE分析 NVH开发 汽车声品质,49,49,NVH开发流程,50,50,确定顾客需求,确定性能战略,决定竞争者,Benchmark Stud

14、y,找差距,选择概念设计,性能间的平衡,设定整车级目标,设定目标的原则,51,51,NVH现象与基本问题 噪声与振动源 NVH传递通道 NVH的响应与评估 NVH试验 NVH的CAE分析 NVH开发及目标体系 汽车声品质,52,52,声品质Sound Quality: 主观评价,好听的声音 Nice Sound,不好听的声音 Bad Sound,声品质介绍Introduction of Sound Quality,53,53,传统上, 噪声控制就是降低声音的大小 仅考虑声级的大小和频率成分 八十年代后, 在汽车界开始使用声品质 汽车的声音与发动机转速有关 汽车的声音与发动机发火阶次有关 声音的成分影响听觉 声音影响到顾客的满意度 部件的声品质 影响汽车的品牌 品牌的象征 汽车的DNA,声品质,54,54,关门声品质 电器声品质 动力系统的声品质,三大声品质问题,好听的声音 安静 频率低(结实) 一次碰撞声 没