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文檔簡介
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,噪聲與振動控制技術基礎,科學出版社 徐兀,汽車振動與噪聲控制,人民交通出版社 1987 朱孟華 ,內(nèi)燃機振動與噪聲控制,國防工業(yè)出版社, 1995 何渝生,汽車噪聲控制,機械工業(yè)出版社,1995 靳曉雄,汽車噪聲的預測與控制,同濟大學出版社,2004 龐劍等,汽車噪聲與振動理論與應用,北京理工大學出版社,2006 趙玫等,機械振動與噪聲學,科學出版社,2004 馬大猷,噪聲控制學,科學出版社,1987 馬大猷,噪聲與振動控制工程手冊,機械工業(yè)出版社,2002,01.07
2、.2020,.,3,專題書籍有: 王治國,MSC.ACTRAN工程聲學有限元分析理論與應用,國防工業(yè)出版社,2007 陳克安等,聲學測量,科學出版社 2005 周廣林,掃描聲強測量技術,哈爾濱工程大學出版社, 2007 蔣孝煜,連小珉,聲強技術及其在汽車工程中的應用,清華大學出版社,2001 張紹棟,熊文波,噪聲與振動測量技術,杭州愛華儀器有限公司,2005 (日)計量管理協(xié)會,噪聲與振動測量,中國計量出版社,1990 王其政,統(tǒng)計能量分析原理及其應用 周新祥,噪聲控制技術及其新進展,冶金工業(yè)出版社,2007,01.07.2020,.,4,主要內(nèi)容,汽車與振動噪聲概述 噪聲控制的振動基礎 噪聲
3、控制的聲學基礎: 聲波基本方程、各參數(shù)間的關系 振動控制的基本措施 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 汽車與振動噪聲概述,1,聲與噪聲 2,振動 3,研究汽車振動噪聲的意義 4,汽車的NVH問題 5,汽車發(fā)展與NVH技術進步 6,汽車的NVH 特征 7,汽車振動噪聲分類 8,汽車振動噪聲控制,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,也是最早被人們認識的一種物理現(xiàn)象之一。 研究聲的科學即為聲學。 大約在19世紀中期,聲學的基本理論已經(jīng)達到了很完善的地步。 聲學是當
4、前非?;钴S的學科之一,它的分支目前已經(jīng)超過了20個,而且還有新的分支在不斷的產(chǎn)生,因此聲學被稱為“古老而又年輕的學科”。 下圖為聲學的主要分支以及與一些基礎領域的聯(lián)系。 本課程關于聲學方面,首先介紹一些聲學領域的基礎知識,而后介紹噪聲學中的部分內(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(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),也包括對人們所不需要的聲音的研究(如噪聲學)。 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)結構的振動以及氣體的脈動和渦流、空腔共鳴才能構成噪聲源。,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,結構的振動是噪聲產(chǎn)生的根源之一,因此,研究噪聲時,常常將其與振動一起進行分析,對汽車來說,就是NVH(noise,vibration,Harsh
6、ness)問題。 行駛時振動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,而應該對車輛進行整體的考慮,例如要考慮到發(fā)動機、輪胎、彈性支承等諸方面。 結構的振動向周圍的空間輻射聲波。 振動還引起基礎及相連的固體結構振動產(chǎn)生聲波,如重型汽車的某些振動可能對頻繁通過區(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),(振動的兩面性)振動可以產(chǎn)生刺耳的,對人有不良影響的噪音。振動也可以美妙動聽的聲音,如各種樂器的發(fā)聲均是利用樂器結構的振動產(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、、會產(chǎn)生不利影響的聲音叫做噪聲。這是從主觀感覺上進行區(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)有一定的時間性,即污染源切斷后,仍在一定的時間內(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:當人們在高噪聲的環(huán)境下時,會感到心情煩躁注意力分散、反映遲鈍、容易疲勞。從而造成工作和學習效率降低,引發(fā)工作中的差錯,嚴重的會造成事故。 生理方面:長期暴露在高噪聲的環(huán)境易于導致引起聽力傷害(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、心臟組織缺氧導致腸胃疾病和心血管疾病。 噪聲可使機械設備、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)展進程的加快,噪聲污染所涉及的范圍仍不斷擴大,同時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。 汽車領域對交通噪聲
9、的控制和乘坐舒適性要求均日益嚴格。如對汽車等機動車輛,國家制定了“汽車加速行駛車外噪聲限值及測量方法”國家強制標準GB14952002,例如轎車允許的車外加速噪聲74dB。隨著國家強制性標準中噪聲要求的提高,了解如何對(汽車的)噪聲進行控制的意義顯而易見。 噪聲方面,本課程將學習聲學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,振動物體在一定位置附近隨著時間作往復運動,稱為機械振動。更廣義的講,物體或某種狀態(tài)隨著時間往復變化的現(xiàn)象,稱為振動。 地面上的汽車、火車、拖拉機; 地下的地鐵;空中的飛機;海洋中的艦船; 各種樂器的發(fā)聲 空間存在
10、的電磁波;(收音機的調臺是利用電磁共振的原理) 建筑、橋梁受到激勵也會振動; 洗衣機、電冰箱一旦啟動,振動就始終伴隨; 就人體本身,心臟的跳動、肺的呼吸、腦電的波動,2,振動,01.07.2020,.,16,振動的描述量: 振幅(位移、速度、加速度)、頻率、 相位 振動的分類: 按響應性質分類: 確定性振動:確定性系統(tǒng)受到確定性的激勵其響應也是確定性的。如不平衡轉子激起的振動。 確定公式進行描述,可預測的。 隨機振動:即使是確定性系統(tǒng),在受到隨機激勵時,系統(tǒng)的響應也是隨機的。例如汽車在路面上奔馳所受到的路面激勵為隨機激勵。 不可預測,只能分析其統(tǒng)計特性,2,振動,01.07.2020,.,17
11、,按振動產(chǎn)生的原因分類: 自由振動(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的情況下所發(fā)生的振 動??捎糜诜治鱿到y(tǒng)的固有特性參數(shù)。 受迫振動(forced oscillation):彈性系統(tǒng)在外界激勵下發(fā)生的振動,外界激勵是周期性的或交變的。 如:不平衡轉子引起的振動,汽車行駛在不平路面激勵下的振動等 包括確定性振動、隨機振動,2,振動,01.07.2020,.,18,2,振動,01.07.2020,.,19,自激振動:作用在系統(tǒng)上的非周期性激勵(或不變激勵)被系統(tǒng)本身的振動變?yōu)橹芷谛约?,把能量斷續(xù)地輸入到振動系統(tǒng)當中,從而維持或發(fā)展系統(tǒng)的振動。
12、振動停止,激振源即停止。(摩擦、空氣動力),2,振動,01.07.2020,.,20,2,振動,01.07.2020,.,21,參變振動:通過周期或隨機地改變系統(tǒng)的特征參數(shù)來實現(xiàn)。,2,振動,01.07.2020,.,22,按自由度多少分類: 單自由度系統(tǒng)振動:若僅考慮汽車的垂直振動且忽略汽車 前后懸掛質量的差別,忽略非懸掛質量的振動,可 以將汽車簡化為單自由度模型進行分析。 多自由度系統(tǒng)振動:若考慮汽車的垂直振動,考慮非懸掛 質量的振動,同時考慮其俯仰運動,則至少需要將 其簡化為四自由度模型。 彈性體振動:無窮自由度。由于許多情況下彈性體振動無 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行研究。,2,振動,01.07.2020,.,23,按振動位移特征分類: 角振動:如車架的扭轉振動,軸的扭轉振動 直線振動:如車輛的垂直振動 按系統(tǒng)結構參數(shù)特性分類: 線性振動:如振動系統(tǒng)的質量、剛度、阻尼均不隨系統(tǒng)運 動參數(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)生的振動為線性振動。 非線性振動:凡是不能簡化為線性系統(tǒng)的振動系統(tǒng)都為非線 性系統(tǒng)。如采用可變剛度的鋼板彈簧時汽車振動為 非線性。 (參變振動為非線性振動),2,振動,01.07.2020,.,24,工程中有大量的振動問題需要人們?nèi)シ治鼋鉀Q,無論是什么振動問題,一般來說,都是在激勵、響應、系
14、統(tǒng)特性三者之間已知兩個求第三個。通常將振動問題主要包括以下三類。 振動分析:已知激勵與系統(tǒng)特性,求系統(tǒng)響應。 振動環(huán)境預測:已知系統(tǒng)特性及系統(tǒng)響應,反求激勵。 系統(tǒng)識別:已知激勵及系統(tǒng)響應,來確定系統(tǒng)的特性。 對系統(tǒng)識別問題的另一種提法是:在一定的激勵條件下,如何設計系統(tǒng)的特性,使得系統(tǒng)的響應滿足指定的條件,這也稱為振動設計。,2,振動,01.07.2020,.,25,當遇到車廂噪聲大時,一般考慮加強車廂隔音技術和材料,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,就會涉及發(fā)動機、懸置及車架等的設計問題,因此,NVH問題實質是汽車設計中要解決的問題,而不是汽車試制或進入市場后要解決的問
15、題。,2,振動,01.07.2020,.,26,為什么許多情況下要對振動進行控制? 振動能夠產(chǎn)生噪聲,噪聲會干擾人的工作和健康。 各類振動特別是1100HZ的低頻振動直接對人有影響。長期暴露于強振環(huán)境,人的機體會受到損壞。 機械設備或建筑結構會受到破壞,任何結構承受動態(tài)載荷的能力均低于其承受靜態(tài)載荷的能力。大幅度的振動將導致結構承受大的動態(tài)應力,容易產(chǎn)生疲勞破壞。 (振動疲勞、聲疲勞) 為什么振動會對人體造成危害?,2,振動,01.07.2020,.,27,人體是一個復雜的系統(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,當激振的頻率與固有頻率相近時發(fā)生共振,這將使人很不舒服,甚至會使身體受到傷害。,2,振動,01.07.2020,.,28,01.07.2020,.,29,人能感受到的振動頻率范圍為1100Hz。根據(jù)人的感受將振動按頻率劃分可分為三類振動: 低頻振動 130Hz 中頻振動 30100Hz 高頻振動 100HZ以上 實驗表明人對頻率為212Hz的振動感覺最敏感。高于12低于2Hz則敏感性逐漸降低。這是因為人體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,01.07.2020,.,30,由于人體的身體素質、年齡以及心理上的千差萬別,對振動的敏感程度也不同,導致評價振動對人體的影響比較復雜,國際標準化組織(ISO)在綜合了大量資料的基礎上提出了ISO2631/11985 人體承受全身振動的評價,在1997年又做了修正,公布了ISO2631/11997。 關于汽車縱向振動要求的平順性,中國也制定了相應的標準QC/T474-1999,即原GB/T12471-90。,2,振動,01.07.2020,.,31,振動的危害是多方面的,它損害或影響在振動環(huán)境內(nèi)工作人員的
18、身體健康和工作效率,對儀器、設備和建筑物造成損壞,特別是結構發(fā)生共振時,很容易導致結構的疲勞破壞。 振動除了有害的一面,也有有利的一面。例如:振動壓路,振動搗實,振動篩選,振動打樁等等,通過學習振動規(guī)律可以利用有益的振動,控制有害的振動。 本課程將學習振動的基本理論以及振動控制的基本措施:包括消振、隔振、吸振、減振。,2,振動,01.07.2020,.,32,汽車可以看做是一個彈性振動系統(tǒng),整個系統(tǒng)按照各總成部件又分成多個“彈性振動子系統(tǒng)”。當汽車因路面凸凹不平、發(fā)動機及傳動系抖動或車輪不平衡而受激振動時,汽車作為彈性振動系統(tǒng)發(fā)生振動,同時由于結構振動、空氣動力性以及空腔共鳴等原因將產(chǎn)生噪聲。
19、 汽車的振動噪聲影響乘用舒適性。對于駕駛員大的振動與噪聲將導致其疲勞,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,大的振動與噪聲直接導致士兵的作戰(zhàn)能力下降。 振動對舒適性直接產(chǎn)生影響的量:振動加速度、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。城市機動車輛的劇增使其成為城市的主要噪音源。且由于機動車輛的噪音是流動的,干擾范圍大。 目前對于汽車的振動和噪聲國家已有明確的標準,例如:GB1495-2002,不達標準的汽車不能投放市場。 振動和噪聲大的汽車,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、噪聲進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,設計人員中有1/31/4、CAE人員中有1/3,試驗人員中1/2與NVH有關。 國內(nèi)目前對汽車噪聲、振動的研究也已經(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是繁重的,也是非常緊迫的。,3,研究汽車振動噪聲的意義,01.07.2020,.,35,(1)汽車性能 安全性; 可靠性; 噪聲
21、與振動(NVH); 動力性能; 燃油經(jīng)濟性能; 排放與環(huán)境性能; 發(fā)動機控制與調節(jié)性能; 空調系統(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、聲級和音質來描述。 振動(Vibra
22、tion)指的是顧客所感覺到的和看到的。 身體所能感知運動的頻率范圍通常在0.5赫茲到50赫茲之間。 通常用頻率、振幅和振動方向來描述。 不舒適性(Harshness)指的是噪聲和振動的綜合影響。 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應該使乘員駕駛時有安全感和自信。 在各種工作環(huán)境。 在各種路面。 NVH應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應該能超過顧客的期望值。,(3)NVH的目標,4,汽車NVH問題,01.07.2020,.,39,早期對汽車NVH的抱怨與要求 發(fā)動機功率低,在城市
23、道路低速行駛,噪聲大。 汽車可靠性、動力性問題更為突出,噪聲處于次要地位。 汽車技術進步帶來NVH問題 發(fā)動機功率不斷提高,噪聲與振動增加,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。,(4)汽車發(fā)展與NVH,4,汽車NVH問題,01.07.2020,.,40,各國汽車標準的發(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。 機動車的噪聲限值體系,由開始的車外擴大到車內(nèi),駕駛員耳旁等,噪聲限值體系進一步完善。 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。 標準限值體系與國際要求接軌 與世界先進水平的差距縮小,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與消費者滿意度,媒體對FORD產(chǎn)品的正面評價 “ Fiesta有一臺令人驚訝的安靜而且舒適的發(fā)動機
25、” “F-150是乘坐舒適安靜的4.6升發(fā)動機汽車” 即福特的嘉年華轎車和F-150皮卡把振動和噪聲的優(yōu)良性能作為賣點。 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: 1529%的保修的費用是花費在與噪聲有關的。 1994年型車,3年的在用車,在噪聲方面的保修費用為3.46億美元占總費用的18%。,01.07.2020,.,44,4,汽車NVH問題,NVH研發(fā)的成本 綜合成本明細 樣機花費的組成 (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的研究費用),01.07.2020,.,45,因此, 整車約有1/3的故障問題和NVH問題相關; 近20%的費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技術進步,(1)汽車發(fā)展與噪聲振動改進方法 20世紀60年代以前,基于試驗與簡單計算。如進排氣系統(tǒng)使用Helmholtz消聲器模型簡單計算設計。 80年代后,計算機技術發(fā)展,模態(tài)綜合技術應用; 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。 中頻問題一直是個難題,直到90年代,各種混合法、偶合法,才使問題的解達到一定得精度。但還是與低頻高頻問題有差距。,01.07.2020,.,47,(2)汽車發(fā)展與噪聲振動分析軟件 汽車高速運動,車身與空氣相互作用產(chǎn)生空氣動力噪聲; 氣體在進排氣管中高速流動產(chǎn)生摩擦噪聲; 流體力學(CFD)發(fā)展; 出現(xiàn)CFD與聲學混合的軟件,用來計算分析流動引起的噪聲和管道流場與噪聲; 90年代一維和三維計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技術進步,01.07.2020,.,48,(3)噪聲振動控制技術 60年代,汽車噪聲振動的主動控制研究開始; 90年代,隨著控制技術的發(fā)展和成本的降低,主動和半主動控制開始應用來降低汽車的噪聲與振動。 主動振動控制主要應用在發(fā)動機的隔振上 噪聲控制主要在進氣系統(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用,取得良好的吸聲和隔聲效果。 為抑制噪聲輻射,雙層板結構在排氣管和消聲器外殼中得到應用; 為減小某個頻率的振動,動力吸振器在汽車很多部件上得到應用。,5,汽車發(fā)展與NVH技術進步,01.07.2020,.,49,(4)噪聲振動
29、測試技術 早期,聲級計、加速度傳感器等進行簡單的噪聲振動測量,學習機械工程測試技術; 電子技術與信號處理技術發(fā)展,頻譜分析大量應用,倍頻程、1/3倍頻程、1/12倍頻程等用于分析。 相干分析、相關分析應用到信號分析和噪聲振動源的識別。 聲強測量、小波分析、倒頻譜法、聲全息方法等新的測試和分析技術的應用,使研究手段先進。,5,汽車發(fā)展與NVH技術進步,01.07.2020,.,50,(5)汽車發(fā)展產(chǎn)生新的噪聲振動問題 主要噪聲振動源的性能改善后,使次要噪聲振動源突出,降低系統(tǒng)和零部件噪聲振動的要求越來越重要; 汽車結構輕量化,使汽車的噪聲振動特征發(fā)生了變化,帶來了新的挑戰(zhàn); 新的動力系統(tǒng)問世,如
30、混合動力、燃料電池、變汽缸發(fā)動機、變氣門發(fā)動機等,其噪聲振動特點與傳統(tǒng)汽車相差較大。,5,汽車發(fā)展與NVH技術進步,01.07.2020,.,51,6,汽車NVH特征,(1)汽車設計與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)設計前進行調查,得到顧客(現(xiàn)實顧客和潛在顧客)的要求,找出市場標桿。 技術標桿分析。確定市場定位和競爭對手后需對競爭車型進行全面剖析,當然包含分析NVH性能,以制定相關NVH性能指標。 自身技術能力分析。分析有無技術實力實現(xiàn)相關指標。制定整車噪聲與振動指標。 如:駕駛員與乘客耳朵處的噪聲大?。环较虮P的振動大小
31、;地板的振動大??;椅子的振動、后視鏡的振動等。 指標分解:分解到系統(tǒng)、子系統(tǒng),再到零部件, 如系統(tǒng):動力系統(tǒng),車身系統(tǒng)等 子系統(tǒng):發(fā)動機子系統(tǒng),進氣子系統(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 特點之一:噪聲與發(fā)動機轉速、汽車行駛速度有關。低速時,發(fā)動機為主要噪聲與振動源; 中速時,輪胎和路面的摩擦為主要噪聲和振動源; 高速時,車身與空氣之間的摩擦為主要噪聲與振動源。,6,汽車NVH特征,01.07.2020,.,53,(2)汽車NVH特點 特點之二:不同的噪聲振動源有不同的頻率范圍。 低頻時,發(fā)動
32、機是主要噪聲振動源,路面與輪胎摩擦和車身與空氣摩擦的貢獻隨著頻率增加而增加; 中頻時,變速箱和風激勵噪聲占主導成分; 高頻時,主要考慮的是說話和聽話的聲音是否清晰,即所謂的聲品質問題。,6,汽車NVH特征,01.07.2020,.,54,7,汽車振動噪聲分類,(1)汽車振動噪聲分類 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、風激勵噪聲、機械噪聲等。 按路徑分:源傳遞途徑接受體 按汽車結構分類: 動力傳動系統(tǒng)的振動噪聲 發(fā)動機及其附件的振動噪聲; 動力子系統(tǒng)的振動噪聲(包括管道、排氣,動力裝置) 車身與整車振動噪聲 包括結構振動與結構噪聲,風激勵噪聲,整車低頻振動,整車噪聲與振動傳遞途徑分析,模態(tài)綜合分析等,01.07.2020,.,55,(2)發(fā)動機的振動噪聲 據(jù)統(tǒng)計分析,發(fā)動機振動噪聲占整車的55%,是最重要的振動噪聲源。 發(fā)動機的振動源:主要來自氣缸內(nèi)周期變化的氣體壓力,曲柄機構運動產(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、曲柄等運動產(chǎn)生慣性力和慣性力矩 多缸機慣性力可以平衡,但慣性力矩很難平衡; 曲柄的扭轉振動和彎曲振動 進氣排氣閥機構
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