汽車振動(dòng)與噪聲控制概述ppt課件

1、01.07.2020,.,1,汽車噪聲分析與控制,01.07.2020,.,2,目前無十分合適的教材。參考書目有： 盛美萍等，噪聲與振動(dòng)控制技術(shù)基礎(chǔ)，科學(xué)出版社 徐兀，汽車振動(dòng)與噪聲控制，人民交通出版社 1987 朱孟華 ，內(nèi)燃機(jī)振動(dòng)與噪聲控制，國防工業(yè)出版社， 1995 何渝生，汽車噪聲控制，機(jī)械工業(yè)出版社，1995 靳曉雄，汽車噪聲的預(yù)測與控制，同濟(jì)大學(xué)出版社，2004 龐劍等，汽車噪聲與振動(dòng)理論與應(yīng)用，北京理工大學(xué)出版社，2006 趙玫等，機(jī)械振動(dòng)與噪聲學(xué)，科學(xué)出版社，2004 馬大猷，噪聲控制學(xué)，科學(xué)出版社，1987 馬大猷，噪聲與振動(dòng)控制工程手冊，機(jī)械工業(yè)出版社，2002,01.07

2、.2020,.,3,專題書籍有： 王治國，MSC.ACTRAN工程聲學(xué)有限元分析理論與應(yīng)用，國防工業(yè)出版社，2007 陳克安等，聲學(xué)測量，科學(xué)出版社 2005 周廣林，掃描聲強(qiáng)測量技術(shù)，哈爾濱工程大學(xué)出版社， 2007 蔣孝煜，連小珉，聲強(qiáng)技術(shù)及其在汽車工程中的應(yīng)用，清華大學(xué)出版社，2001 張紹棟，熊文波，噪聲與振動(dòng)測量技術(shù)，杭州愛華儀器有限公司，2005 （日）計(jì)量管理協(xié)會(huì)，噪聲與振動(dòng)測量，中國計(jì)量出版社，1990 王其政，統(tǒng)計(jì)能量分析原理及其應(yīng)用 周新祥，噪聲控制技術(shù)及其新進(jìn)展，冶金工業(yè)出版社，2007,01.07.2020,.,4,主要內(nèi)容,汽車與振動(dòng)噪聲概述 噪聲控制的振動(dòng)基礎(chǔ) 噪聲

3、控制的聲學(xué)基礎(chǔ)： 聲波基本方程、各參數(shù)間的關(guān)系 振動(dòng)控制的基本措施 消振、隔振、吸振、減振 噪聲控制的基本措施 消聲、吸聲、隔聲,01.07.2020,.,5,第一章 汽車與振動(dòng)噪聲概述,1，聲與噪聲 2，振動(dòng) 3，研究汽車振動(dòng)噪聲的意義 4，汽車的NVH問題 5，汽車發(fā)展與NVH技術(shù)進(jìn)步 6，汽車的NVH 特征 7，汽車振動(dòng)噪聲分類 8，汽車振動(dòng)噪聲控制,01.07.2020,.,6,1，聲（sound）與噪聲（noise）,自然界中聲是非常直觀的一種物理現(xiàn)象，也是最早被人們認(rèn)識的一種物理現(xiàn)象之一。 研究聲的科學(xué)即為聲學(xué)。 大約在19世紀(jì)中期，聲學(xué)的基本理論已經(jīng)達(dá)到了很完善的地步。 聲學(xué)是當(dāng)

4、前非?；钴S的學(xué)科之一，它的分支目前已經(jīng)超過了20個(gè)，而且還有新的分支在不斷的產(chǎn)生，因此聲學(xué)被稱為“古老而又年輕的學(xué)科”。 下圖為聲學(xué)的主要分支以及與一些基礎(chǔ)領(lǐng)域的聯(lián)系。 本課程關(guān)于聲學(xué)方面，首先介紹一些聲學(xué)領(lǐng)域的基礎(chǔ)知識，而后介紹噪聲學(xué)中的部分內(nèi)容。,01.07.2020,.,7,01.07.2020,.,8,（1）聲的描述量： 頻率（frequency）、聲壓（sound pressure）、聲強(qiáng)（sound intensity）、聲功率（sound power）等。 頻率在20Hz 20KHz之間的聲波人類能夠聽到，為可聽聲（audible sound）。在該頻率范圍涉及對人們所需要的聲音

5、的研究（如音樂聲學(xué)），也包括對人們所不需要的聲音的研究（如噪聲學(xué)）。 低于20Hz及高于20KHz聲人們完全聽不到嗎？。 低于20Hz的聲波為次聲波(infrasound) ； 高于20KHz的聲波為超聲波(ultrasound) 。 次聲波和超聲波均難以稱為噪聲源。 只有可聽聲頻域內(nèi)結(jié)構(gòu)的振動(dòng)以及氣體的脈動(dòng)和渦流、空腔共鳴才能構(gòu)成噪聲源。,1，聲與噪聲,01.07.2020,.,9,不同聲壓級給人的感覺,1，聲與噪聲,01.07.2020,.,10,結(jié)構(gòu)的振動(dòng)是噪聲產(chǎn)生的根源之一，因此，研究噪聲時(shí)，常常將其與振動(dòng)一起進(jìn)行分析，對汽車來說，就是NVH（noise,vibration,Harsh

6、ness)問題。 行駛時(shí)振動(dòng)大的車輛往往噪聲也大。因此，從汽車NVH問題的角度看，解決噪聲不能頭痛治頭，腳痛治腳，而應(yīng)該對車輛進(jìn)行整體的考慮，例如要考慮到發(fā)動(dòng)機(jī)、輪胎、彈性支承等諸方面。 結(jié)構(gòu)的振動(dòng)向周圍的空間輻射聲波。 振動(dòng)還引起基礎(chǔ)及相連的固體結(jié)構(gòu)振動(dòng)產(chǎn)生聲波，如重型汽車的某些振動(dòng)可能對頻繁通過區(qū)附近的建筑物造成危害。 是不是所有的振動(dòng)都能夠產(chǎn)生噪聲呢?,1，聲與噪聲,01.07.2020,.,11,在可聽聲頻域內(nèi)，（振動(dòng)的兩面性）振動(dòng)可以產(chǎn)生刺耳的，對人有不良影響的噪音。振動(dòng)也可以美妙動(dòng)聽的聲音，如各種樂器的發(fā)聲均是利用樂器結(jié)構(gòu)的振動(dòng)產(chǎn)生并放大。 通常人們將悅耳的聲音稱之為樂音，將不需要

7、、會(huì)產(chǎn)生不利影響的聲音叫做噪聲。這是從主觀感覺上進(jìn)行區(qū)分。 從客觀上樂音與噪音的區(qū)別在于具有不同頻譜。 音樂：振幅和頻率有明確的規(guī)律。 噪聲：各種頻率和振幅都無規(guī)律的聲波的組合。 有沒有可能將噪聲通過改變變成樂音呢？,1，聲與噪聲,01.07.2020,.,12,噪聲污染、大氣污染、水污染和固體廢棄物污染被稱為環(huán)境方面的四大公害。大氣污染、水污染、固體廢棄物污染（電池、核廢料）有一定的時(shí)間性，即污染源切斷后，仍在一定的時(shí)間內(nèi)保持有污染。 但是噪聲源一旦停止則噪聲污染也停止，所以噪聲污染有其特殊性。,1，聲與噪聲,01.07.2020,.,13,噪聲污染所導(dǎo)致的危害： 噪聲對人的危害可表現(xiàn)在兩方

8、面： 心理方面：當(dāng)人們在高噪聲的環(huán)境下時(shí)，會(huì)感到心情煩躁注意力分散、反映遲鈍、容易疲勞。從而造成工作和學(xué)習(xí)效率降低，引發(fā)工作中的差錯(cuò)，嚴(yán)重的會(huì)造成事故。 生理方面：長期暴露在高噪聲的環(huán)境易于導(dǎo)致引起聽力傷害（輕則高頻聽閾損傷，中則噪聲性耳聾，重則耳鼓膜破裂）、另外還易于引發(fā)腸胃功能紊亂、心臟組織缺氧導(dǎo)致腸胃疾病和心血管疾病。 噪聲可使機(jī)械設(shè)備、建筑等產(chǎn)生聲疲勞。,1，聲與噪聲,01.07.2020,.,14,噪聲污染是工業(yè)化所帶來的直接后果，隨工業(yè)發(fā)展進(jìn)程的加快，噪聲污染所涉及的范圍仍不斷擴(kuò)大，同時(shí)隨著生活水平的提高，對環(huán)境的要求越來越高，所以為噪聲的控制提出了更高的要求。 汽車領(lǐng)域?qū)煌ㄔ肼?/p>

9、的控制和乘坐舒適性要求均日益嚴(yán)格。如對汽車等機(jī)動(dòng)車輛，國家制定了“汽車加速行駛車外噪聲限值及測量方法”國家強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn)GB14952002，例如轎車允許的車外加速噪聲74dB。隨著國家強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)中噪聲要求的提高，了解如何對（汽車的）噪聲進(jìn)行控制的意義顯而易見。 噪聲方面，本課程將學(xué)習(xí)聲學(xué)基本知識以及噪聲控制的基本措施：包括消聲、隔聲、吸聲等。,1，聲與噪聲,01.07.2020,.,15,振動(dòng)物體在一定位置附近隨著時(shí)間作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，稱為機(jī)械振動(dòng)。更廣義的講，物體或某種狀態(tài)隨著時(shí)間往復(fù)變化的現(xiàn)象，稱為振動(dòng)。 地面上的汽車、火車、拖拉機(jī)； 地下的地鐵；空中的飛機(jī)；海洋中的艦船； 各種樂器的發(fā)聲 空間存在

10、的電磁波；（收音機(jī)的調(diào)臺是利用電磁共振的原理） 建筑、橋梁受到激勵(lì)也會(huì)振動(dòng)； 洗衣機(jī)、電冰箱一旦啟動(dòng)，振動(dòng)就始終伴隨； 就人體本身，心臟的跳動(dòng)、肺的呼吸、腦電的波動(dòng),2，振動(dòng),01.07.2020,.,16,振動(dòng)的描述量： 振幅（位移、速度、加速度）、頻率、 相位 振動(dòng)的分類： 按響應(yīng)性質(zhì)分類： 確定性振動(dòng)：確定性系統(tǒng)受到確定性的激勵(lì)其響應(yīng)也是確定性的。如不平衡轉(zhuǎn)子激起的振動(dòng)。 確定公式進(jìn)行描述，可預(yù)測的。 隨機(jī)振動(dòng)：即使是確定性系統(tǒng)，在受到隨機(jī)激勵(lì)時(shí)，系統(tǒng)的響應(yīng)也是隨機(jī)的。例如汽車在路面上奔馳所受到的路面激勵(lì)為隨機(jī)激勵(lì)。 不可預(yù)測，只能分析其統(tǒng)計(jì)特性,2，振動(dòng),01.07.2020,.,17

11、,按振動(dòng)產(chǎn)生的原因分類： 自由振動(dòng)(free oscillation)：彈性系統(tǒng)具有初始位移或初始速度，此后不再受外界激勵(lì)的情況下所發(fā)生的振 動(dòng)?？捎糜诜治鱿到y(tǒng)的固有特性參數(shù)。 受迫振動(dòng)(forced oscillation）：彈性系統(tǒng)在外界激勵(lì)下發(fā)生的振動(dòng)，外界激勵(lì)是周期性的或交變的。 如：不平衡轉(zhuǎn)子引起的振動(dòng)，汽車行駛在不平路面激勵(lì)下的振動(dòng)等 包括確定性振動(dòng)、隨機(jī)振動(dòng),2，振動(dòng),01.07.2020,.,18,2，振動(dòng),01.07.2020,.,19,自激振動(dòng)：作用在系統(tǒng)上的非周期性激勵(lì)（或不變激勵(lì)）被系統(tǒng)本身的振動(dòng)變?yōu)橹芷谛约?lì)，把能量斷續(xù)地輸入到振動(dòng)系統(tǒng)當(dāng)中，從而維持或發(fā)展系統(tǒng)的振動(dòng)。

12、振動(dòng)停止，激振源即停止。（摩擦、空氣動(dòng)力）,2，振動(dòng),01.07.2020,.,20,2，振動(dòng),01.07.2020,.,21,參變振動(dòng)：通過周期或隨機(jī)地改變系統(tǒng)的特征參數(shù)來實(shí)現(xiàn)。,2，振動(dòng),01.07.2020,.,22,按自由度多少分類： 單自由度系統(tǒng)振動(dòng)：若僅考慮汽車的垂直振動(dòng)且忽略汽車 前后懸掛質(zhì)量的差別，忽略非懸掛質(zhì)量的振動(dòng)，可 以將汽車簡化為單自由度模型進(jìn)行分析。 多自由度系統(tǒng)振動(dòng)：若考慮汽車的垂直振動(dòng)，考慮非懸掛 質(zhì)量的振動(dòng)，同時(shí)考慮其俯仰運(yùn)動(dòng)，則至少需要將 其簡化為四自由度模型。 彈性體振動(dòng)：無窮自由度。由于許多情況下彈性體振動(dòng)無 解析解，目前多采用有限元的方法將連續(xù)的彈性體

13、劃分為若干離散單元的組合體進(jìn)行研究。,2，振動(dòng),01.07.2020,.,23,按振動(dòng)位移特征分類： 角振動(dòng)：如車架的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)，軸的扭轉(zhuǎn)振動(dòng) 直線振動(dòng)：如車輛的垂直振動(dòng) 按系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)特性分類： 線性振動(dòng)：如振動(dòng)系統(tǒng)的質(zhì)量、剛度、阻尼均不隨系統(tǒng)運(yùn) 動(dòng)參數(shù)而變化，且彈性力、阻尼力均可簡化為線性 模型，該系統(tǒng)發(fā)生的振動(dòng)為線性振動(dòng)。 非線性振動(dòng):凡是不能簡化為線性系統(tǒng)的振動(dòng)系統(tǒng)都為非線 性系統(tǒng)。如采用可變剛度的鋼板彈簧時(shí)汽車振動(dòng)為 非線性。 （參變振動(dòng)為非線性振動(dòng)）,2，振動(dòng),01.07.2020,.,24,工程中有大量的振動(dòng)問題需要人們?nèi)シ治鼋鉀Q，無論是什么振動(dòng)問題，一般來說，都是在激勵(lì)、響應(yīng)、系

14、統(tǒng)特性三者之間已知兩個(gè)求第三個(gè)。通常將振動(dòng)問題主要包括以下三類。 振動(dòng)分析：已知激勵(lì)與系統(tǒng)特性，求系統(tǒng)響應(yīng)。 振動(dòng)環(huán)境預(yù)測：已知系統(tǒng)特性及系統(tǒng)響應(yīng)，反求激勵(lì)。 系統(tǒng)識別：已知激勵(lì)及系統(tǒng)響應(yīng)，來確定系統(tǒng)的特性。 對系統(tǒng)識別問題的另一種提法是：在一定的激勵(lì)條件下，如何設(shè)計(jì)系統(tǒng)的特性，使得系統(tǒng)的響應(yīng)滿足指定的條件，這也稱為振動(dòng)設(shè)計(jì)。,2，振動(dòng),01.07.2020,.,25,當(dāng)遇到車廂噪聲大時(shí)，一般考慮加強(qiáng)車廂隔音技術(shù)和材料，而對真正的噪聲發(fā)生源可能無能為力，要從根本上減少噪聲，就會(huì)涉及發(fā)動(dòng)機(jī)、懸置及車架等的設(shè)計(jì)問題，因此，NVH問題實(shí)質(zhì)是汽車設(shè)計(jì)中要解決的問題，而不是汽車試制或進(jìn)入市場后要解決的問

15、題。,2，振動(dòng),01.07.2020,.,26,為什么許多情況下要對振動(dòng)進(jìn)行控制？ 振動(dòng)能夠產(chǎn)生噪聲，噪聲會(huì)干擾人的工作和健康。 各類振動(dòng)特別是1100HZ的低頻振動(dòng)直接對人有影響。長期暴露于強(qiáng)振環(huán)境，人的機(jī)體會(huì)受到損壞。 機(jī)械設(shè)備或建筑結(jié)構(gòu)會(huì)受到破壞，任何結(jié)構(gòu)承受動(dòng)態(tài)載荷的能力均低于其承受靜態(tài)載荷的能力。大幅度的振動(dòng)將導(dǎo)致結(jié)構(gòu)承受大的動(dòng)態(tài)應(yīng)力，容易產(chǎn)生疲勞破壞。 （振動(dòng)疲勞、聲疲勞） 為什么振動(dòng)會(huì)對人體造成危害？,2，振動(dòng),01.07.2020,.,27,人體是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包含著若干線性和非線性部件，人與人在身高、體重、骨骼、肌肉等方面有很大差別，所以各部件的性能也各不相同。但各部

16、件有各自的固有頻率，當(dāng)激振的頻率與固有頻率相近時(shí)發(fā)生共振，這將使人很不舒服，甚至?xí)股眢w受到傷害。,2，振動(dòng),01.07.2020,.,28,01.07.2020,.,29,人能感受到的振動(dòng)頻率范圍為1100Hz。根據(jù)人的感受將振動(dòng)按頻率劃分可分為三類振動(dòng)： 低頻振動(dòng) 130Hz 中頻振動(dòng) 30100Hz 高頻振動(dòng) 100HZ以上 實(shí)驗(yàn)表明人對頻率為212Hz的振動(dòng)感覺最敏感。高于12低于2Hz則敏感性逐漸降低。這是因?yàn)槿梭w許多器官的共振頻率分布在此頻率范圍內(nèi)。對人最有害的頻率是與各器官的固有頻率相吻合的頻率。 例如人肢體在6Hz；內(nèi)臟器官在8Hz附近；7Hz左右對大腦和神經(jīng)的影響較大等。人體

17、感覺最舒服的頻率：1.6Hz散步的頻率。故乘坐舒適的轎車頻率在1.6Hz附近。,2，振動(dòng),01.07.2020,.,30,由于人體的身體素質(zhì)、年齡以及心理上的千差萬別，對振動(dòng)的敏感程度也不同，導(dǎo)致評價(jià)振動(dòng)對人體的影響比較復(fù)雜，國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）在綜合了大量資料的基礎(chǔ)上提出了ISO2631/11985 人體承受全身振動(dòng)的評價(jià)，在1997年又做了修正，公布了ISO2631/11997。 關(guān)于汽車縱向振動(dòng)要求的平順性，中國也制定了相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)QC/T474-1999，即原GB/T12471-90。,2，振動(dòng),01.07.2020,.,31,振動(dòng)的危害是多方面的，它損害或影響在振動(dòng)環(huán)境內(nèi)工作人員的

18、身體健康和工作效率，對儀器、設(shè)備和建筑物造成損壞，特別是結(jié)構(gòu)發(fā)生共振時(shí)，很容易導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的疲勞破壞。 振動(dòng)除了有害的一面，也有有利的一面。例如：振動(dòng)壓路，振動(dòng)搗實(shí)，振動(dòng)篩選，振動(dòng)打樁等等，通過學(xué)習(xí)振動(dòng)規(guī)律可以利用有益的振動(dòng)，控制有害的振動(dòng)。 本課程將學(xué)習(xí)振動(dòng)的基本理論以及振動(dòng)控制的基本措施：包括消振、隔振、吸振、減振。,2，振動(dòng),01.07.2020,.,32,汽車可以看做是一個(gè)彈性振動(dòng)系統(tǒng)，整個(gè)系統(tǒng)按照各總成部件又分成多個(gè)“彈性振動(dòng)子系統(tǒng)”。當(dāng)汽車因路面凸凹不平、發(fā)動(dòng)機(jī)及傳動(dòng)系抖動(dòng)或車輪不平衡而受激振動(dòng)時(shí)，汽車作為彈性振動(dòng)系統(tǒng)發(fā)生振動(dòng)，同時(shí)由于結(jié)構(gòu)振動(dòng)、空氣動(dòng)力性以及空腔共鳴等原因?qū)a(chǎn)生噪聲。

19、 汽車的振動(dòng)噪聲影響乘用舒適性。對于駕駛員大的振動(dòng)與噪聲將導(dǎo)致其疲勞，影響工作效率甚至行車安全。對于軍用車輛，如坦克裝甲車等，大的振動(dòng)與噪聲直接導(dǎo)致士兵的作戰(zhàn)能力下降。 振動(dòng)對舒適性直接產(chǎn)生影響的量：振動(dòng)加速度、頻率 噪聲對舒適性產(chǎn)生直接影響的量是聲壓、頻率,3，研究汽車振動(dòng)噪聲的意義,01.07.2020,.,33,汽車噪聲對環(huán)境噪聲影響很大。城市機(jī)動(dòng)車輛的劇增使其成為城市的主要噪音源。且由于機(jī)動(dòng)車輛的噪音是流動(dòng)的，干擾范圍大。 目前對于汽車的振動(dòng)和噪聲國家已有明確的標(biāo)準(zhǔn)，例如：GB1495-2002，不達(dá)標(biāo)準(zhǔn)的汽車不能投放市場。 振動(dòng)和噪聲大的汽車，顧客不滿意，該汽車也將失去市場競爭力。

20、由于上述各方面原因，對汽車的振動(dòng)、噪聲進(jìn)行控制非常必要而且刻不容緩，否則產(chǎn)品將失去市場。,3，研究汽車振動(dòng)噪聲的意義,01.07.2020,.,34,國際汽車企業(yè)非常重視汽車的NVH。以汽車王國美國的通用汽車公司（全球最大的汽車企業(yè)）為例，設(shè)計(jì)人員中有1/31/4、CAE人員中有1/3，試驗(yàn)人員中1/2與NVH有關(guān)。 國內(nèi)目前對汽車噪聲、振動(dòng)的研究也已經(jīng)比較重視，但相比之下對汽車噪聲方面的研究還很不系統(tǒng)，難以有效地指導(dǎo)產(chǎn)品開發(fā)。因此，我國汽車行業(yè)面臨的噪聲研究工作任務(wù)是繁重的，也是非常緊迫的。,3，研究汽車振動(dòng)噪聲的意義,01.07.2020,.,35,（1）汽車性能 安全性； 可靠性； 噪聲

21、與振動(dòng)（NVH)； 動(dòng)力性能； 燃油經(jīng)濟(jì)性能； 排放與環(huán)境性能； 發(fā)動(dòng)機(jī)控制與調(diào)節(jié)性能； 空調(diào)系統(tǒng)性能； 電子系統(tǒng)性能等。,模型制作； 裝配工藝； 成本控制； 質(zhì)量控制； 重量控制等,4，汽車NVH問題,01.07.2020,.,36,汽車界將噪聲、振動(dòng)與舒適性的英文縮寫NVH（Noise、Vibration、Harshness）統(tǒng)稱為車輛的NVH問題。,4，汽車NVH問題,01.07.2020,.,37,4，汽車NVH問題,（2）什么是NVH,噪聲（Noise ）指的是顧客所能聽到的聲音 聲音的頻率大體上在20赫茲到10000赫茲之間。 通常用聲音的頻率、聲級和音質(zhì)來描述。 振動(dòng)（Vibra

22、tion）指的是顧客所感覺到的和看到的。 身體所能感知運(yùn)動(dòng)的頻率范圍通常在0.5赫茲到50赫茲之間。 通常用頻率、振幅和振動(dòng)方向來描述。 不舒適性（Harshness）指的是噪聲和振動(dòng)的綜合影響。 粗野的，刺耳的或不和諧的感覺。,01.07.2020,.,38,NVH必須滿足法規(guī)的要求。 NVH應(yīng)該使乘員駕駛時(shí)有安全感和自信。 在各種工作環(huán)境。 在各種路面。 NVH應(yīng)該避免任何不好的感覺。 令人不愉快的，粗俗的，意料之外的和令人討厭的事情。 NVH應(yīng)該能超過顧客的期望值。,（3）NVH的目標(biāo),4，汽車NVH問題,01.07.2020,.,39,早期對汽車NVH的抱怨與要求 發(fā)動(dòng)機(jī)功率低，在城市

23、道路低速行駛，噪聲大。 汽車可靠性、動(dòng)力性問題更為突出，噪聲處于次要地位。 汽車技術(shù)進(jìn)步帶來NVH問題 發(fā)動(dòng)機(jī)功率不斷提高，噪聲與振動(dòng)增加，問題日益突出，已經(jīng)成為四大污染之一（空氣污染，水污染，噪聲污染，固體廢棄物污染）。 噪聲與振動(dòng)已經(jīng)成為汽車產(chǎn)品開發(fā)工程中的主要問題。 為創(chuàng)造一個(gè)良好的環(huán)境，減少噪聲污染，出臺控制噪聲的法規(guī)，并日益加嚴(yán)。,（4）汽車發(fā)展與NVH,4，汽車NVH問題,01.07.2020,.,40,各國汽車標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展趨勢,4，汽車NVH問題,01.07.2020,.,41,我國噪聲限值體系發(fā)展趨勢： 1979年車外最大噪聲，1996年增加了定置噪聲要求； 1997年增加車內(nèi)最

24、大噪聲限值、駕駛員耳旁聲級和喇叭的聲級。 機(jī)動(dòng)車的噪聲限值體系，由開始的車外擴(kuò)大到車內(nèi)，駕駛員耳旁等，噪聲限值體系進(jìn)一步完善。 我國噪聲限值的發(fā)展趨勢 轎車車外最大噪聲由85年的82dB發(fā)展到2005年以后的74dB； 小型貨車車外最大噪聲也從85年的84dB降到2005年以后的76dB;等 噪聲限值下降幅度十分巨大，噪聲要求成倍加嚴(yán)。 標(biāo)準(zhǔn)限值體系與國際要求接軌 與世界先進(jìn)水平的差距縮小，但還落后8年左右，噪聲限值相差25Hz,4，汽車NVH問題,01.07.2020,.,42,（5）汽車NVH與消費(fèi)者滿意度,媒體對FORD產(chǎn)品的正面評價(jià) “ Fiesta有一臺令人驚訝的安靜而且舒適的發(fā)動(dòng)機(jī)

25、” “F-150是乘坐舒適安靜的4.6升發(fā)動(dòng)機(jī)汽車” 即福特的嘉年華轎車和F-150皮卡把振動(dòng)和噪聲的優(yōu)良性能作為賣點(diǎn)。 媒體對汽車所抱怨的事情 20%30%抱怨的產(chǎn)生都是與NVH有關(guān)系的。,4，汽車NVH問題,01.07.2020,.,43,4，汽車NVH問題,（6）NVH與汽車生產(chǎn)商的利益,FORD的統(tǒng)計(jì)： 1529%的保修的費(fèi)用是花費(fèi)在與噪聲有關(guān)的。 1994年型車，3年的在用車，在噪聲方面的保修費(fèi)用為3.46億美元占總費(fèi)用的18%。,01.07.2020,.,44,4，汽車NVH問題,NVH研發(fā)的成本 綜合成本明細(xì) 樣機(jī)花費(fèi)的組成 （TASE+安全+NVH）,Total Cost=$3

26、03M (Base on TASE,Safety,NVH Cost of Attribute Studies 總支出=3.03億美元 （基于TASE，安全，NVH的研究費(fèi)用）,01.07.2020,.,45,因此， 整車約有1/3的故障問題和NVH問題相關(guān)； 近20%的費(fèi)用消耗在解決車輛的NVH問題的研發(fā)和保修上。,4，汽車NVH問題,01.07.2020,.,46,5，汽車發(fā)展與NVH技術(shù)進(jìn)步,（1）汽車發(fā)展與噪聲振動(dòng)改進(jìn)方法 20世紀(jì)60年代以前，基于試驗(yàn)與簡單計(jì)算。如進(jìn)排氣系統(tǒng)使用Helmholtz消聲器模型簡單計(jì)算設(shè)計(jì)。 80年代后，計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展，模態(tài)綜合技術(shù)應(yīng)用； 有限元法主要解決

27、低頻問題； 高頻問題，模態(tài)密度非常高，出現(xiàn)了統(tǒng)計(jì)能量法，90年代后得到飛速發(fā)展，已經(jīng)成為解決高頻問題的主要方法。 中頻問題一直是個(gè)難題，直到90年代，各種混合法、偶合法，才使問題的解達(dá)到一定得精度。但還是與低頻高頻問題有差距。,01.07.2020,.,47,（2）汽車發(fā)展與噪聲振動(dòng)分析軟件 汽車高速運(yùn)動(dòng)，車身與空氣相互作用產(chǎn)生空氣動(dòng)力噪聲； 氣體在進(jìn)排氣管中高速流動(dòng)產(chǎn)生摩擦噪聲； 流體力學(xué)（CFD）發(fā)展； 出現(xiàn)CFD與聲學(xué)混合的軟件，用來計(jì)算分析流動(dòng)引起的噪聲和管道流場與噪聲； 90年代一維和三維計(jì)算流體聲場的軟件逐步成熟，出現(xiàn)了如ANSYS;MSC.NASTRAN;MSC.ACTRAN;L

28、MS-SYSNOISE等軟件。,5，汽車發(fā)展與NVH技術(shù)進(jìn)步,01.07.2020,.,48,（3）噪聲振動(dòng)控制技術(shù) 60年代，汽車噪聲振動(dòng)的主動(dòng)控制研究開始； 90年代，隨著控制技術(shù)的發(fā)展和成本的降低，主動(dòng)和半主動(dòng)控制開始應(yīng)用來降低汽車的噪聲與振動(dòng)。 主動(dòng)振動(dòng)控制主要應(yīng)用在發(fā)動(dòng)機(jī)的隔振上 噪聲控制主要在進(jìn)氣系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)和車內(nèi)噪聲控制上 吸聲材料、隔聲材料和阻尼材料應(yīng)用，取得良好的吸聲和隔聲效果。 為抑制噪聲輻射，雙層板結(jié)構(gòu)在排氣管和消聲器外殼中得到應(yīng)用； 為減小某個(gè)頻率的振動(dòng)，動(dòng)力吸振器在汽車很多部件上得到應(yīng)用。,5，汽車發(fā)展與NVH技術(shù)進(jìn)步,01.07.2020,.,49,（4）噪聲振動(dòng)

29、測試技術(shù) 早期，聲級計(jì)、加速度傳感器等進(jìn)行簡單的噪聲振動(dòng)測量，學(xué)習(xí)機(jī)械工程測試技術(shù)； 電子技術(shù)與信號處理技術(shù)發(fā)展，頻譜分析大量應(yīng)用，倍頻程、1/3倍頻程、1/12倍頻程等用于分析。 相干分析、相關(guān)分析應(yīng)用到信號分析和噪聲振動(dòng)源的識別。 聲強(qiáng)測量、小波分析、倒頻譜法、聲全息方法等新的測試和分析技術(shù)的應(yīng)用，使研究手段先進(jìn)。,5，汽車發(fā)展與NVH技術(shù)進(jìn)步,01.07.2020,.,50,（5）汽車發(fā)展產(chǎn)生新的噪聲振動(dòng)問題 主要噪聲振動(dòng)源的性能改善后，使次要噪聲振動(dòng)源突出，降低系統(tǒng)和零部件噪聲振動(dòng)的要求越來越重要； 汽車結(jié)構(gòu)輕量化，使汽車的噪聲振動(dòng)特征發(fā)生了變化，帶來了新的挑戰(zhàn)； 新的動(dòng)力系統(tǒng)問世，如

30、混合動(dòng)力、燃料電池、變汽缸發(fā)動(dòng)機(jī)、變氣門發(fā)動(dòng)機(jī)等，其噪聲振動(dòng)特點(diǎn)與傳統(tǒng)汽車相差較大。,5，汽車發(fā)展與NVH技術(shù)進(jìn)步,01.07.2020,.,51,6，汽車NVH特征,（1）汽車設(shè)計(jì)與NVH分析需考慮的四要素 政策法規(guī)必須滿足。否則政府不給發(fā)生產(chǎn)許可證，就無法銷售； 顧客的要求的分析。開發(fā)設(shè)計(jì)前進(jìn)行調(diào)查，得到顧客（現(xiàn)實(shí)顧客和潛在顧客）的要求，找出市場標(biāo)桿。 技術(shù)標(biāo)桿分析。確定市場定位和競爭對手后需對競爭車型進(jìn)行全面剖析，當(dāng)然包含分析NVH性能，以制定相關(guān)NVH性能指標(biāo)。 自身技術(shù)能力分析。分析有無技術(shù)實(shí)力實(shí)現(xiàn)相關(guān)指標(biāo)。制定整車噪聲與振動(dòng)指標(biāo)。 如：駕駛員與乘客耳朵處的噪聲大?。环较虮P的振動(dòng)大小

31、；地板的振動(dòng)大??；椅子的振動(dòng)、后視鏡的振動(dòng)等。 指標(biāo)分解：分解到系統(tǒng)、子系統(tǒng)，再到零部件， 如系統(tǒng)：動(dòng)力系統(tǒng)，車身系統(tǒng)等 子系統(tǒng)：發(fā)動(dòng)機(jī)子系統(tǒng)，進(jìn)氣子系統(tǒng)，排氣子系統(tǒng)等； 零部件：如排氣子系統(tǒng)中，消聲器的傳遞損失，掛鉤隔振器的傳遞率等,01.07.2020,.,52,（2）汽車NVH特點(diǎn) 特點(diǎn)之一：噪聲與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、汽車行駛速度有關(guān)。低速時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)為主要噪聲與振動(dòng)源； 中速時(shí)，輪胎和路面的摩擦為主要噪聲和振動(dòng)源； 高速時(shí)，車身與空氣之間的摩擦為主要噪聲與振動(dòng)源。,6，汽車NVH特征,01.07.2020,.,53,（2）汽車NVH特點(diǎn) 特點(diǎn)之二：不同的噪聲振動(dòng)源有不同的頻率范圍。 低頻時(shí)，發(fā)動(dòng)

32、機(jī)是主要噪聲振動(dòng)源，路面與輪胎摩擦和車身與空氣摩擦的貢獻(xiàn)隨著頻率增加而增加； 中頻時(shí)，變速箱和風(fēng)激勵(lì)噪聲占主導(dǎo)成分； 高頻時(shí)，主要考慮的是說話和聽話的聲音是否清晰，即所謂的聲品質(zhì)問題。,6，汽車NVH特征,01.07.2020,.,54,7，汽車振動(dòng)噪聲分類,（1）汽車振動(dòng)噪聲分類 按頻率分：低頻問題、中頻問題和高頻問題。 按專題分：摩擦噪聲、風(fēng)激勵(lì)噪聲、機(jī)械噪聲等。 按路徑分：源傳遞途徑接受體 按汽車結(jié)構(gòu)分類： 動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的振動(dòng)噪聲 發(fā)動(dòng)機(jī)及其附件的振動(dòng)噪聲； 動(dòng)力子系統(tǒng)的振動(dòng)噪聲（包括管道、排氣，動(dòng)力裝置) 車身與整車振動(dòng)噪聲 包括結(jié)構(gòu)振動(dòng)與結(jié)構(gòu)噪聲，風(fēng)激勵(lì)噪聲，整車低頻振動(dòng)，整車噪聲與振動(dòng)傳遞途徑分析，模態(tài)綜合分析等,01.07.2020,.,55,（2）發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)噪聲 據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)噪聲占整車的55%，是最重要的振動(dòng)噪聲源。 發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)源：主要來自氣缸內(nèi)周期變化的氣體壓力，曲柄機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的慣性力。 汽缸內(nèi)氣體爆炸產(chǎn)生交變壓力，作用在曲柄銷上； 活塞、連桿、曲柄等運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生慣性力和慣性力矩 多缸機(jī)慣性力可以平衡，但慣性力矩很難平衡； 曲柄的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)和彎曲振動(dòng) 進(jìn)氣排氣閥機(jī)構(gòu)