汽车NVH振动与噪声分析(56页)
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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
5
5
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.
风激励噪声Wind Noise
动力系统的声品质
P/T Sound Quality
0 Hz
100 Hz
250 Hz
800 Hz
5000 Hz
9
9
源-通道-接受体模型
•源
– 动力系统
多通道分析
Noise source 1
Noise path 1
–风 – 路面
Noise source 2
……
Noise path 2
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
轮胎的控制:
• 声腔模态 • 结构模态 • 轮胎的平衡
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
33
33
1. NVH现象与基本问题 2. 噪声与振动源 3. NVH传递通道
4.NVH的响应与评估
通道
Vibration path …
接受体
–手 –脚
源
P
– 座椅
P 通道 Pj
源
源
源
Interior Sound
& Vibration
源 通道 P
F i
Pj 源
Fi
源
10
10
1. NVH现象与基本问题
2.噪声与振动源
3. NVH传递通道 4. NVH的响应与评估 5. NVH试验 6. NVH的CAE分析 7. NVH开发 8. 汽车声品质
• 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
级度 接受对象
1
234
不能接受
所有顾客 绝大多数顾客
5
6
7
8
9
10
接受的过渡
可以接受
比较挑剔的顾客 受过培训的人员
Road NVH Dominance
Wind NVH Dominance
Wind NVH Road NVH Powertrain NVH
Speed 10
30
50
70
90
110 130 150
Speed
8
8
NVH与频率的关系
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
– 其他
• 通道
– 底盘
Noise source N Vibration source 1
Noise path … Vibration path 1
– 车身 – 内饰
Vibration source 2
……
Vibration path 2
– 其他
• 接受体
– 耳朵
Vibration source N
44
44
1. NVH现象与基本问题 2. 噪声与振动源 3. NVH传递通道 4. NVH的响应与评估 5. NVH试验
6.NVH的CAE分析
7. NVH开发 8. 汽车声品质
消音器的设计 波纹管/球连接的选择 。。。。。。
23
23
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
NVH影响到售后服务 约1/5的售后服务与NVH有关
6
6
决定NVH的因素
政府法规
公司的需要和技术 能力
顾客的要求
竞争车
7
7
NVH – 车速 – 发动机转速的关系
动力系统(P/T) NVH
风噪Wind Noise
路噪Road Noise
车速Vehicle speed
Powertrain NVH Dominance
37
37
客观评估
客观评估的内容:
驾驶员和乘客耳朵的声音: 地板或座椅轨道的振动 方向盘的振动 椅子和人体的振动
Microphone
Accelerometer
38
38
1. NVH现象与基本问题 2. 噪声与振动源 3. NVH传递通道 4. NVH的响应与评估
5.NVH试验
6. NVH的CAE分析 7. NVH开发 8. 汽车声品质
曲轴系统 凸轮轴系统 链,齿轮,皮带 非燃烧引起的冲击 附件
流动噪声
• 进气 • 排气 • 风扇
13
13
曲轴扭转振动
引起的问题
曲轴共振 曲轴的应力集中和断裂
Response @ Inertia M
阻尼器Damper 1. 橡胶阻尼器 2. 液压阻尼器
8
6
4
2
0
0.2
0.4
0.6
0.8
静态性能
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
NVH是汽车最重要的指标之一
3
3
汽车所有的结构都有NVH问题
车身 动力系统 底盘及悬架 电子系统 ……
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。
4
4
什么是NVH？
NVH: Noise, Vibration and Harshness 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
汽车NVH介绍
1
1
1.NVH现象与基本问题
2. 噪声与振动源 3. NVH传递通道 4. NVH的响应与评估 5. NVH试验 6. NVH的CAE分析 7. NVH开发 8. 汽车声品质
2
2
汽车的性能
动态性能
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
1
1.2
1.4
1.6
1.8
Excitation Frequency Ratio (f/fo)
14
14
变速器啸叫
• T.E. vs. Gear Noise
Gear Mesh
Xa Xb
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
15
15
变速器敲击
60000
Force Magnitude (N)
r OB A
20
20
进气系统和排气系统的NVH
排气系统
Tailpipe
歧管的设计与声品质
3
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
6
2
进气总管
5
1
4
进气系统
Orifice
21
21
进气系统NVH
空滤器
进气口噪声 壳体的辐射噪声
四分之一波长管
谐振腔
22
22
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：
26
26
NVH通道的控制
振动源
结构声的传递通道:
振动传递通道
• 动力装置的振动 • 排气系统的振动 • 传递轴系的振动 • 车胎和悬挂系统的振动 • 风激励车体的振动
• 动力装置隔振器以及车架 • 车体隔振器以及车体 • 悬挂隔震系统
噪声源
空气声的传递通道:
噪声传递通道
• 发动机的辐射噪声
• 进气系统的噪声
• 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
29
29
结构通道控制: 车身结构
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,
• 响应: 车身灵敏度
24
24
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
25
25
1. NVH现象与基本问题 2. 噪声与振动源
3.NVH传递通道
4. NVH的响应与评估 5. NVH试验 6. NVH的CAE分析 7. NVH开发 8. 汽车声品质
41
41
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
42
42
灵敏度测量
灵敏度有时被称为传递函数
声学灵敏度测量 振动灵敏度测量 声传递损失测量
43
43
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
400
500
600
700
Crank Angle (degrees)
曲轴扭振 传动轴系转速波动 变速器齿轮间隙控制不好
16
16
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
17
17
启动噪声
发动机缸盖15CM处
CM5_CB10改进前 浪迪_K14 五菱_B12 CM5_CB10改进后
异响识别
100
隔振器刚度
10
Magnitude (Hz)
激光测量, 等
1
0.1
T-Magnitude(Y) T-Magnitude(Z)
0.01 0
100
200
300
400
500
Frequency (Hz)
4 poster shaker
发动机
Accelerator
Hammer Accelerator
10
m A- m
m B- m
A
B
标准: 欧标, ISO, SAE, 等. Standards: Euro, ISO362, SAE J986, SAE J1470, etc.
82 80
77
dB(A)
74 71
1970
1974
1984
1995
36
36
车内NVH主观评价
顾客对车内NVH给出直觉的感受:
11
11
源: 动力系统NVH
动力系统 Powertrain
Powertrain
Mount
Intake
Powerplant
动力总成 Powerplant
Exhaust
Driveline
Engine
Transmission
12
12
发动机噪声源
燃烧噪声
活塞载荷 气缸盖载荷 曲轴轴承载荷
机械振动与噪声
50000 40000 30000 20000
MB1 Mag Excite MB1 Mag JOA MB2 Mag Excite MB2 Mag JOA MB3 Mag Excite MB3 Mag JOA MB4 Mag Excite MB4 Mag JOA
10000
啸叫的原因：
0
0
100
200
300
• 排气系统的噪声 • 车胎与路面的摩擦噪声 • 风激励引起的噪声
• 车体 • 车体上的一些空、洞等结构
• 传递轴系的噪声
• 各种结构噪声(如发动机等)
27
27
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
28
28
振动通道的控制
振动通道控制的方法有:
5. NVH试验 6. NVH的CAE分析 7. NVH开发 8. 汽车声品质
34
34
汽车NVH的两方面的评估
车外通过噪声的评估 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
35
35
通过噪声测试
50
m
通过噪声标准
10
>3
m
m
麦克
风
7.5 m
10
7.5
m
麦克
m
10
风10
10
39
39
室外和室内试验
试验场(路面)试验
实验室试验
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
试验种类
振动试验 噪声试验 灵敏度试验 其它
40
40
振动试验
模态试验
o 锤子敲击 o 激振器激励
振动响应
o 座椅, 方向盘, 等seat track, steering wheel, etc.
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
18
18
传递轴系的NVH
第一阶传递轴激励 传递齿轮啸叫 2阶激励
前半轴 前驱动桥
分动器 变速箱
万向节
前传递轴
支撑轴承 后传递轴
Balance Plane
后驱动桥
后半轴
19
19
1. 齿轮啮合
2. 轴的不平衡 3. 由十字连接引起的2阶激励
等.
30
30
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).
Roof
Package Tray
Dash
Valve Cover
Oil Pan
Wheelhouse
Doors
Floorpan
31
31
车身的设计: 减小风激励引起的噪声
车身的设计影响到风激励噪声
32
32
底盘/悬挂系统的NVH
不舒服的感觉Harshness
- Rough, grating or discordant sensation
5
5
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.
风激励噪声Wind Noise
动力系统的声品质
P/T Sound Quality
0 Hz
100 Hz
250 Hz
800 Hz
5000 Hz
9
9
源-通道-接受体模型
•源
– 动力系统
多通道分析
Noise source 1
Noise path 1
–风 – 路面
Noise source 2
……
Noise path 2
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
轮胎的控制:
• 声腔模态 • 结构模态 • 轮胎的平衡
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
33
33
1. NVH现象与基本问题 2. 噪声与振动源 3. NVH传递通道
4.NVH的响应与评估
通道
Vibration path …
接受体
–手 –脚
源
P
– 座椅
P 通道 Pj
源
源
源
Interior Sound
& Vibration
源 通道 P
F i
Pj 源
Fi
源
10
10
1. NVH现象与基本问题
2.噪声与振动源
3. NVH传递通道 4. NVH的响应与评估 5. NVH试验 6. NVH的CAE分析 7. NVH开发 8. 汽车声品质
• 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
级度 接受对象
1
234
不能接受
所有顾客 绝大多数顾客
5
6
7
8
9
10
接受的过渡
可以接受
比较挑剔的顾客 受过培训的人员
Road NVH Dominance
Wind NVH Dominance
Wind NVH Road NVH Powertrain NVH
Speed 10
30
50
70
90
110 130 150
Speed
8
8
NVH与频率的关系
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
– 其他
• 通道
– 底盘
Noise source N Vibration source 1
Noise path … Vibration path 1
– 车身 – 内饰
Vibration source 2
……
Vibration path 2
– 其他
• 接受体
– 耳朵
Vibration source N
44
44
1. NVH现象与基本问题 2. 噪声与振动源 3. NVH传递通道 4. NVH的响应与评估 5. NVH试验
6.NVH的CAE分析
7. NVH开发 8. 汽车声品质
消音器的设计 波纹管/球连接的选择 。。。。。。
23
23
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
NVH影响到售后服务 约1/5的售后服务与NVH有关
6
6
决定NVH的因素
政府法规
公司的需要和技术 能力
顾客的要求
竞争车
7
7
NVH – 车速 – 发动机转速的关系
动力系统(P/T) NVH
风噪Wind Noise
路噪Road Noise
车速Vehicle speed
Powertrain NVH Dominance
37
37
客观评估
客观评估的内容:
驾驶员和乘客耳朵的声音: 地板或座椅轨道的振动 方向盘的振动 椅子和人体的振动
Microphone
Accelerometer
38
38
1. NVH现象与基本问题 2. 噪声与振动源 3. NVH传递通道 4. NVH的响应与评估
5.NVH试验
6. NVH的CAE分析 7. NVH开发 8. 汽车声品质
曲轴系统 凸轮轴系统 链,齿轮,皮带 非燃烧引起的冲击 附件
流动噪声
• 进气 • 排气 • 风扇
13
13
曲轴扭转振动
引起的问题
曲轴共振 曲轴的应力集中和断裂
Response @ Inertia M
阻尼器Damper 1. 橡胶阻尼器 2. 液压阻尼器
8
6
4
2
0
0.2
0.4
0.6
0.8
静态性能
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
NVH是汽车最重要的指标之一
3
3
汽车所有的结构都有NVH问题
车身 动力系统 底盘及悬架 电子系统 ……
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。
4
4
什么是NVH？
NVH: Noise, Vibration and Harshness 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
汽车NVH介绍
1
1
1.NVH现象与基本问题
2. 噪声与振动源 3. NVH传递通道 4. NVH的响应与评估 5. NVH试验 6. NVH的CAE分析 7. NVH开发 8. 汽车声品质
2
2
汽车的性能
动态性能
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
1
1.2
1.4
1.6
1.8
Excitation Frequency Ratio (f/fo)
14
14
变速器啸叫
• T.E. vs. Gear Noise
Gear Mesh
Xa Xb
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
15
15
变速器敲击
60000
Force Magnitude (N)
r OB A
20
20
进气系统和排气系统的NVH
排气系统
Tailpipe
歧管的设计与声品质
3
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
6
2
进气总管
5
1
4
进气系统
Orifice
21
21
进气系统NVH
空滤器
进气口噪声 壳体的辐射噪声
四分之一波长管
谐振腔
22
22
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：
26
26
NVH通道的控制
振动源
结构声的传递通道:
振动传递通道
• 动力装置的振动 • 排气系统的振动 • 传递轴系的振动 • 车胎和悬挂系统的振动 • 风激励车体的振动
• 动力装置隔振器以及车架 • 车体隔振器以及车体 • 悬挂隔震系统
噪声源
空气声的传递通道:
噪声传递通道
• 发动机的辐射噪声
• 进气系统的噪声
• 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
29
29
结构通道控制: 车身结构
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,
• 响应: 车身灵敏度
24
24
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
25
25
1. NVH现象与基本问题 2. 噪声与振动源
3.NVH传递通道
4. NVH的响应与评估 5. NVH试验 6. NVH的CAE分析 7. NVH开发 8. 汽车声品质
41
41
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
42
42
灵敏度测量
灵敏度有时被称为传递函数
声学灵敏度测量 振动灵敏度测量 声传递损失测量
43
43
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
400
500
600
700
Crank Angle (degrees)
曲轴扭振 传动轴系转速波动 变速器齿轮间隙控制不好
16
16
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
17
17
启动噪声
发动机缸盖15CM处
CM5_CB10改进前 浪迪_K14 五菱_B12 CM5_CB10改进后
异响识别
100
隔振器刚度
10
Magnitude (Hz)
激光测量, 等
1
0.1
T-Magnitude(Y) T-Magnitude(Z)
0.01 0
100
200
300
400
500
Frequency (Hz)
4 poster shaker
发动机
Accelerator
Hammer Accelerator
10
m A- m
m B- m
A
B
标准: 欧标, ISO, SAE, 等. Standards: Euro, ISO362, SAE J986, SAE J1470, etc.
82 80
77
dB(A)
74 71
1970
1974
1984
1995
36
36
车内NVH主观评价
顾客对车内NVH给出直觉的感受:
11
11
源: 动力系统NVH
动力系统 Powertrain
Powertrain
Mount
Intake
Powerplant
动力总成 Powerplant
Exhaust
Driveline
Engine
Transmission
12
12
发动机噪声源
燃烧噪声
活塞载荷 气缸盖载荷 曲轴轴承载荷
机械振动与噪声
50000 40000 30000 20000
MB1 Mag Excite MB1 Mag JOA MB2 Mag Excite MB2 Mag JOA MB3 Mag Excite MB3 Mag JOA MB4 Mag Excite MB4 Mag JOA
10000
啸叫的原因：
0
0
100
200
300
• 排气系统的噪声 • 车胎与路面的摩擦噪声 • 风激励引起的噪声
• 车体 • 车体上的一些空、洞等结构
• 传递轴系的噪声
• 各种结构噪声(如发动机等)
27
27
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
28
28
振动通道的控制
振动通道控制的方法有:
5. NVH试验 6. NVH的CAE分析 7. NVH开发 8. 汽车声品质
34
34
汽车NVH的两方面的评估
车外通过噪声的评估 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
35
35
通过噪声测试
50
m
通过噪声标准
10
>3
m
m
麦克
风
7.5 m
10
7.5
m
麦克
m
10
风10
10
39
39
室外和室内试验
试验场(路面)试验
实验室试验
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
试验种类
振动试验 噪声试验 灵敏度试验 其它
40
40
振动试验
模态试验
o 锤子敲击 o 激振器激励
振动响应
o 座椅, 方向盘, 等seat track, steering wheel, etc.
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
18
18
传递轴系的NVH
第一阶传递轴激励 传递齿轮啸叫 2阶激励
前半轴 前驱动桥
分动器 变速箱
万向节
前传递轴
支撑轴承 后传递轴
Balance Plane
后驱动桥
后半轴
19
19
1. 齿轮啮合
2. 轴的不平衡 3. 由十字连接引起的2阶激励
等.
30
30
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).
Roof
Package Tray
Dash
Valve Cover
Oil Pan
Wheelhouse
Doors
Floorpan
31
31
车身的设计: 减小风激励引起的噪声
车身的设计影响到风激励噪声
32
32
底盘/悬挂系统的NVH