汽車(NVH)測試與分析ppt課件

1、汽車振動與噪聲(NVH)測試與分析,華南理工大學(xué) 機械與汽車工程學(xué)院 丁 康 教授 2012年10月9日,1,第一部分：汽車NVH概述 第二部分：汽車NVH測試內(nèi)容 第三部分：NVH測試實例,主要內(nèi)容,2,1. NVH的定義 2. 必要性和意義 3. 汽車噪聲法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn) 4. 汽車NVH的分類和控制方法 5. 我國汽車NVH研發(fā)設(shè)計水平 6. 國內(nèi)外汽車噪聲預(yù)測理論方法,第一部分：汽車NVH概述,3,1,Noise （噪聲）,2,Vibration (振動),3,Harshness (聲振粗糙度),1. NVH的定義,噪聲和振動的品質(zhì) 主觀評價,4,車輛NVH系統(tǒng)的內(nèi)在關(guān)系,5,NVH問題產(chǎn)生

2、的后果,6,2. 必要性和意義 汽車約有1/3的故障問題與NVH有關(guān)，而各大公司有近20%的研發(fā)費用消耗在解決車輛的NVH問題上，中高檔轎車在研發(fā)期間與NVH有關(guān)的實驗量最大； 汽車的NVH性能已被越來越多的用戶所重視，用戶需求是企業(yè)動力 ； 良好的NVH性能是汽車企業(yè)競爭力的體現(xiàn)，高檔汽車對NVH 性能要求很高； 噪音污染是三大污染之一，國家制定法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)來控制噪聲的污染和對人體的危害。,7,8,3. 汽車噪聲法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn),GB1495-2002汽車加速行駛車外噪聲限值及測量方法,(M1是包括駕駛員在內(nèi)不超過9座，最大質(zhì)量不超過1000KG),9,10,GB 161701996 汽車定置噪聲限

3、值,11,4. 汽車NVH的分類和控制,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21,22,5. 我國汽車NVH研發(fā)設(shè)計水平,較國外先進(jìn)水平滯后15-20年，相當(dāng)于國外90年代中期水平。國內(nèi)較領(lǐng)先的是長安、奇瑞等。 自主品牌NVH性能開發(fā)現(xiàn)狀： 目標(biāo)及分解不明確 沒有足夠的多方案設(shè)計 不能再開發(fā)的前期發(fā)現(xiàn)問題 在前期不能做到與其他性能間的平衡 與D 滯后角：在60Hz以下隨著頻率和振幅的增大而略有增大,在60Hz以上卻會減小。,不同位移激勵的橡膠懸置低頻動態(tài)特性,不同位移激勵的橡膠懸置高頻動態(tài)特性,94,橡膠懸置的動靜剛度比隨激振頻率增大而非線性增大，在60Hz左右超過2，表明此

4、時懸置黏彈滯后性大，動剛度顯著增大，隔振性能變差。,橡膠懸置的動靜剛度比,動靜剛度比,95,1. 動應(yīng)變測試 2. 發(fā)動機扭振測試分析 3. 白車身模態(tài)分析,第三部分：NVH測試實例,96,1. 動應(yīng)變測試,某輕型卡車的離合器殼體投入使用前，通過實車安裝下的動應(yīng)變測試試驗,分析其動應(yīng)變值的大小與分布，為其強度分析提供試驗依據(jù)。,97,測試方法,設(shè)備： 1) 溫度自補償型單軸應(yīng)變片 2) YE29003A橋盒24個 3) 江蘇聯(lián)能YE3817C型6路動態(tài)應(yīng)變放大儀4臺 4) 德國米勒貝姆（BBM）數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)，包括28路模擬輸入通道的MKII動態(tài)數(shù)據(jù)采集儀和配有PAK數(shù)據(jù)采集分析軟件的筆記本

5、電腦。,98,測點分布 在離合器殼體上按順時針方向布置31個測點，測點主要布置在離合器與發(fā)動機的螺栓聯(lián)接處及加強筋兩側(cè) 。,99,測試工況 將車的后輪支起，在傳動軸上加裝不平衡塊(24g)。 1) 分別掛上空檔、1檔、2檔、3檔、4 檔和5檔，將油門踩到底，待發(fā)動機轉(zhuǎn)速穩(wěn)定 后測試離合器殼體上各測點的動應(yīng)變。 2) 掛上5檔，緩慢踩下油門直至到底， 測試升速下各測點的動應(yīng)變。 測試實況圖如下圖所示。,100,101,測試數(shù)據(jù)分析,（1）穩(wěn)定工況 各測點在各檔下動應(yīng)變峰值如下圖，測點3的動應(yīng)變最大。,102,取動應(yīng)變最大的測點3為例，分別做出各檔下的頻 譜圖，3檔的動應(yīng)變峰值頻譜圖如下圖：,當(dāng)油

6、門踩 到底時，各檔發(fā)動機的轉(zhuǎn)速約4000rpm，即轉(zhuǎn)頻約為67hz。,103,5檔的動應(yīng)變峰值頻譜圖如下圖：,104,（2）升速工況 測點3時頻分析如圖所示：,105,結(jié)論 從穩(wěn)定工況可以看出： 1. 各測點中測點3的動應(yīng)變最大； 2. 當(dāng)傳動軸轉(zhuǎn)速較低時，各測點的動應(yīng)變基本只受發(fā)動機 振動的影響，受傳動軸的不平衡的影響很小，如在1-4檔； 3. 當(dāng)傳動軸轉(zhuǎn)速較高，如在5檔且發(fā)動機轉(zhuǎn)速達(dá)最高時，各 測點動應(yīng)變在一定程度上受到傳動軸不平衡的影響，但 影響相對于發(fā)動機本身的影響來說仍然較??；且一般來 說，實際很少會工作在這種工況下。 從升速工況可以看出： 1. 在整個變速器輸入輸出軸工作轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)

7、都沒有發(fā)生共振； 2. 受傳動軸的不平衡量影響很小。,106,2. 發(fā)動機扭振測試分析,穩(wěn)態(tài)分析方法 階比跟蹤分析 瞬態(tài)分析方法 Kalman濾波分析 轉(zhuǎn)速跟蹤分析,基于能量重心法的轉(zhuǎn)速跟蹤分析法,能量重心法,此次測試采用方法,107,測試方法：,在發(fā)動機臺架上進(jìn)行發(fā)機瞬態(tài)扭振信號提取。,測試實況圖,108,數(shù)據(jù)分析,圖1 瞬態(tài)扭轉(zhuǎn)和轉(zhuǎn)速信號,109,圖2 瞬態(tài)扭轉(zhuǎn)信號各諧次幅值隨時間變化,110,結(jié)論 1）由圖1可以看出，估計轉(zhuǎn)速曲線與實測轉(zhuǎn)速曲線完全吻合，充分說明了基于能量重心法的轉(zhuǎn)速跟蹤分析提取轉(zhuǎn)速的精確性； 2）由圖2可以看出，基于能量重心法的轉(zhuǎn)速跟蹤分析幅值提取的正確性。,111,3

8、. 白車身模態(tài)分析,轎車白車身模態(tài)特性分析是車身結(jié)構(gòu)設(shè)計與研究的重要內(nèi)容。模態(tài)頻率和振型直接反映車身的動態(tài)性能，特別是車身的前幾階模態(tài)對汽車設(shè)計相當(dāng)重要，識別車身系統(tǒng)模態(tài)對避免車身結(jié)構(gòu)與聲腔共振、降低車內(nèi)噪聲有著重要的意義。,112,1. 支撐條件 支撐條件一般分為自由支撐和地面支撐兩類。自由支撐應(yīng)用較多。車身與橡膠繩形成的質(zhì)量彈簧系統(tǒng)的頻率遠(yuǎn)小于車身的一階固有頻率。一般要求支撐系統(tǒng)固有頻率小于被測件第1階固有頻率的10% 20%。,白車身自由支撐,在MEscope軟件里建立模型,113,2. 測點和激振點的選擇 測點反應(yīng)車身結(jié)構(gòu)，并能明確顯示模態(tài)振型的特征，避開各階振型的節(jié)點（底盤和車身連接

9、點）對于模態(tài)可能較多的局部區(qū)域可增加測點。,114,單點激振法與多點激振法。 (1)激勵點的位置應(yīng)避開系統(tǒng)彎扭振型的節(jié)點； (2)激勵點位置的剛度應(yīng)足夠大。,懸掛安置點、座椅安裝點附近，一般為常見彎扭陣型節(jié)點。,激振點選擇,115,3. 結(jié)果分析,A柱,B柱,C柱,加油口,116,在白車身自由模態(tài)計算中,前六階模態(tài)為剛體模態(tài),從第七階開始為彈性模態(tài)（一階彈性模態(tài)一般在20HZ之后）。,某白車身一階扭轉(zhuǎn)模態(tài) 29HZ,某白車身一階彎曲模態(tài) 38HZ,某白車身二階彎曲模態(tài) 52HZ,某白車身二階扭轉(zhuǎn)模態(tài) 38HZ,車身關(guān)鍵框架結(jié)構(gòu)影響彎扭轉(zhuǎn)模態(tài)頻率。頻率在70 Hz以下時,車身模態(tài)主要為主振型,該頻段的模態(tài)特性對整車的動態(tài)性能有重要影響。,117,在彈性模態(tài)中會出現(xiàn)許多局部模態(tài),它們往往是由車身局部剛度薄弱產(chǎn)生。根據(jù)局部模態(tài)的振型特點可以進(jìn)行有針