汽车振动噪声控制技术基础共73页

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汽车振动与噪声控制

– 苍蝇振翅频率 500-600Hz
• 人耳不可闻
– 次声 f<20Hz subsonic 蝴蝶振翅频率 5-6Hz – 超声f>20000Hz supersonic
• 常见频率划分
– 低，低频声 f<500Hz，中频声 500<f<2000Hz – 高频声 f>2000Hz
声音的基本计量
• 波长l：声波传播过程中两个相邻的同相位点的空间距离 • 声速c：声波在介质中传播的速度 c fl
prms
1 T 2 p (t )dt T 0
prms
pmax 2
2.1.1理想介质中的声场波动方程
• • • 声压p随空间位置、时间而变化声波波动方程：建立声压和空间位置以及时间之间的联系，用数学工具表示出来几个假设：
1. 声传播过程没有能量损耗 2. 媒质静态压强和密度均为常数 3. 声传播过程是绝热过程
2.1.1理想介质中的声场波动方程
• • • 牛顿第二定律质量守恒定律物态方程
p0+p F s dx x x+dx
2
ma F
p0+p+dp F+dF
p 1 p 2 2 2 x c t
2
du sdx sdp dt p dp dx x du p sdx s dx dt x du p dt x
2.1 波动方程和声的基本性质
• 理想介质中的声波波动方程 • 声波与声源：平面波，球面波和柱面波，球面声源，声偶极子，线声源，面声源
2.1.1理想介质中的声场波动方程
• 声场field：声传播经过的媒质空间 • 声传播：声波对于整个媒质来说出现了稠密和稀疏状态的交替变化的现象 • 声波sound wave：声场空间内媒质的状态随时间的扰动量变化和传递，如果该变化为时间的谐波函数形式，则称为简谐声波

汽车振动及噪声控制

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1，声与噪声
在可听声频域内，（振动的两面性）振动可以产生刺耳的，对人有不良影响的噪音。振动也可以美妙动听的声音，如各种乐器的发声均是利用乐器结构的振动产生并放大。通常人们将悦耳的声音称之为乐音，将不需要、会产生不利影响的声音叫做噪声。这是从主观感觉上进行区分。
从客观上乐音与噪音的区别在于具有不同频谱。
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2，振动
按自由度多少分类：
单自由度系统振动：若仅考虑汽车的垂直振动且忽略汽车前后悬挂质量的差别，忽略非悬挂质量的振动，可以将汽车简化为单自由度模型进行分析。
多自由度系统振动：若考虑汽车的垂直振动，考虑非悬挂质量的振动，同时考虑其俯仰运动，则至少需要将其简化为四自由度模型。
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2，振动
振动的危害是多方面的，它损害或影响在振动环境内工作人员的身体健康和工作效率，对仪器、设备和建筑物造成损坏，特别是结构发生共振时，很容易导致结构的疲劳破坏。
振动除了有害的一面，也有有利的一面。例如：振动压路，振动捣实，振动筛选，振动打桩等等，通过学习振动规律可以利用有益的振动，控制有害的振动。
不可预测，只能分析其统计特性
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2，振动
按振动产生的原因分类：
自由振动(free oscillation)：弹性系统具有初始位移或初始速度，此后不再受外界激励的情况下所发生的振动。可用于分析系统的固有特性参数。
受迫振动(forced oscillation）：弹性系统在外界激励下发生的振动，外界激励是周期性的或交变的。如：不平衡转子引起的振动，汽车行驶在不平路面激励下的振动等包括确定性振动、随机振动
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1，声与噪声
结构的振动是噪声产生的根源之一，因此，研究噪声时，常常将其与振动一起进行分析，对汽车来说，就是 NVH（noise,vibration,Harshness)问题。行驶时振动大的车辆往往噪声也大。因此，从汽车 NVH问题的角度看，解决噪声不能头痛治头，脚痛治脚，而应该对车辆进行整体的考虑，例如要考虑到发动机、轮胎、弹性支承等诸方面。结构的振动向周围的空间辐射声波。振动还引起基础及相连的固体结构振动产生声波，如重型汽车的某些振动可能对频繁通过区附近的建筑物造成危害。是不是所有的振动都能够产生噪声呢

汽车振动噪声与控制-绪论

振动的筛选振动沉桩等tacoma大桥风振坍塌事故19401940年美国华盛顿州建成了一座当时位居世年美国华盛顿州建成了一座当时位居世界第三的界第三的tacoma界第三的界第三的tacomatacoma大桥大桥中央跨距为大桥大桥中央跨距为853tacoma大桥大桥中央跨距为大桥大桥中央跨距为853853米853米米米为悬索桥结构设计可以抗为悬索桥结构设计可以抗60ms60ms的大风的大风但不幸的是大桥刚建成但不幸的是大桥刚建成44个月就在个月就在19ms19ms的风速的风速下整体塌毁
司机是长期工作在振动环境的人，据日本对 370名拖拉机司机的的调查，发现骨关节、胸部和腰椎发生病变的比例分别为71％、52％和8％。腰椎和胸部同时发生病变比例达到40％，工作10 年以上人病变比例达到80％。
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4. 次声(频率为0.000 1 Hz～20 Hz的声波)
1890年，一艘名叫“马尔波罗号”帆船在从新西兰驶往英国的途中，突然神秘地失踪了。 20年后，人们在火地岛海岸边发现了它。奇怪的是，船上的东西都原封未动，完好如初。船长航海日记的字迹仍然依稀可辨；就连那些死已多年的船员，也都“各在其位”，保持着当年在岗时的“姿势”。
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7 实验及参考书目
教材：《汽车振动与噪声控制》（人民交通出版社，陈南主编）
参考书：《噪声与振动控制技术基础》（科学出版社，盛美萍等主编）《振动力学》（西安交通大学出版社，倪振华主编）等
其他参考资料：期刊《振动工程学报》、《振动与冲击》等及网络资源
中国振动联盟等实验：振动噪声实验
，为悬索桥结构，设计可以抗60m/s的大风，但不幸的是大桥刚建成4个月就在19m/s的风速下整体塌毁。
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Tacoma大桥坍塌事故

汽车动力系统的噪音与振动控制

汽车动力系统的噪音与振动控制在现代社会，汽车已经成为人们生活中不可或缺的交通工具。

然而，随着人们对汽车舒适性和品质要求的不断提高，汽车动力系统的噪音与振动问题逐渐受到关注。

过大的噪音和振动不仅会影响驾驶者和乘客的乘坐体验，还可能对车辆的性能和耐久性产生不利影响。

因此，有效地控制汽车动力系统的噪音与振动至关重要。

汽车动力系统产生噪音和振动的原因是多方面的。

首先，发动机内部的燃烧过程会产生压力波动和机械冲击，这是噪音和振动的主要来源之一。

其次，传动系统中的齿轮啮合、传动轴旋转不平衡等也会引起振动和噪音。

此外，进排气系统中的气流脉动、风扇运转等同样会产生相应的噪音。

为了控制汽车动力系统的噪音与振动，工程师们采取了一系列的措施。

在发动机方面，优化燃烧过程是一个重要的手段。

通过改进喷油策略、进气道设计以及点火正时等，可以使燃烧更加平稳，减少压力波动，从而降低噪音和振动。

同时，采用轻质的活塞、连杆和曲轴等部件，以及增加平衡轴来抵消惯性力，也能有效地减少发动机的振动。

对于传动系统，提高齿轮的制造精度和安装精度，采用合适的齿轮齿形和润滑方式，可以减小齿轮啮合时的冲击和噪音。

此外，使用双质量飞轮、液力变矩器等部件，可以有效地隔离发动机的振动传递，降低传动系统的振动水平。

进排气系统的优化也是降低噪音的关键。

合理设计进气歧管和排气歧管的形状和长度，安装消声器和共鸣器，可以有效地减少气流脉动产生的噪音。

同时，采用隔音材料包裹进排气管道，也能起到一定的降噪作用。

除了在硬件方面进行改进，软件控制策略也在噪音与振动控制中发挥着重要作用。

例如，发动机电子控制单元（ECU）可以根据不同的工况，调整气门正时、喷油时间和点火提前角等参数，以实现更加平稳的动力输出，减少噪音和振动。

在车辆启动和熄火过程中，通过控制发动机的转速变化曲线，也可以降低启动和熄火时的冲击和噪音。

在车辆的整体设计中，采用良好的车身结构和悬挂系统也有助于减少噪音和振动的传递。

第4章汽车振动噪声控制技术

3.统计能量分析法

统计能量分析的基本方程是功率流平衡，即对于每一个子系统输出功率等于输入功率加上这个系统的功率损耗。统计能量分析法在预测和分析车内空气噪声的应用较普遍，其更重要作用在于列出主要噪声贡献，以及预测不同设计对车内噪声的相对影响，是分析汽车车内高频噪声的有效方法。商业软件：AutoSEA、SEAMS等。
3. 主动振动隔振
主动隔振器由下面几部分组成：被动隔振器，一般采用液压隔振器作为基础，也有少量橡胶隔振器；激振器，可以是电磁式的，也有的是伺服液压式的；传感器一般用加速度传感器。被动隔振器主要是支撑动力装置系统并具备一定的隔振和防冲性能。安装在车架上的传感器将振动信号传递到控制器上，控制器经过运算，对激振器发出指令。外界能源系统给激振器提供的能量，产生一个与框架振动幅值相等但相位相差180°的力作用在框架上，这个力与振动力相互抵消，从而达到减小振动的目的。
5.传递路径分析法

复杂系统受多种振动噪声源的激励，每种激励都可通过不同的路径，经过衰减，传递到多个相应点。为有效降低振动噪声，就需要对各种传递路径进行预测和分析，通常采用矢量叠加法，所以传递路径分析方法（TPA-Transfer Path Analysis) 也被称为矢量叠加法。传递路径分析可以基于实验测量，也可以完全基于有限元分析，但更多点是基于实验—有限元混合方法。商用软件：LMS公司开发的TPA软件。
4.3.1、车内噪声控制 4.3.2、车外噪声
汽车的振动噪声特性是表征汽车品质的重要指标当今世界汽车市场竞争激烈，在每个市场层次上都充斥着各生产商推出的功能上大同小异的类似车型。消费者挑选汽车时往往首先感受的是驾驶或乘坐汽车时的振动和噪声状态，或者讲是在有意无意地比较其振动和噪声控制水平。同时，汽车产品也必须满足日益严格的噪声法规和标准的要求。因此汽车的振动噪声控制作为汽车设计、制造方面的一个重要课题，受到广泛重视。

汽车振动与噪声控制4振动控制基础.pdf

第四章振动控制基础
2014-5-23
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第四章振动控制基础
§4.1 振动评价及标准
§4.1.1 振动的评价 §4.1.2 振动的评价标准 §4.1.3 振动试验
§4.2 振动控制概述 §4.3 转子的平衡—消振 §4.4 动力吸振器
§4.4.1 无阻尼动力吸振器 §4.4.2 阻尼动力吸振器 §4.4.3 动力吸振器的设计步骤
曲线对加速度值进行修正得到修正加速度。ae
修正加速度值对应的加速度级称为振动级
La
20 lg
ae aref
振动级比振动加速度级应用更广泛。
等感度曲线
2014-5-23
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§4.1振动的评价及标准
振动级
La
20 lg
ae aref
a
' e
a
2 fe
.10 c
f
.a
fe
a'e－修正后的总的振动加速度有效值 a fe－频率为f 的振动加速度有效值 c f－频率为f 的修正值
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§4.4 动力吸振器
将振动系统考虑成二自由度振动系统，一样可以得到系统的振动方程：
Mx1
k K
mx2
x1 kx2
kx1 kx2
FA 0
sin
t
方程的解：
X1 X2
k
m 2
k
.
FA
K k 2M .k 2m k 2
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§4.4 动力吸振器
FA k
x2
FA k
sin(t)
子系统弹簧力： F kx2 FA sin t
子系统与激励反相，即质量M 受到的激励恰好被来自吸

汽车动力系统噪声与振动控制技术研究

汽车动力系统噪声与振动控制技术研究汽车动力系统噪声与振动控制技术研究汽车是现代社会不可或缺的交通工具，而汽车动力系统噪声和振动问题一直是制约汽车行驶舒适性和安全性的因素。

因此，汽车动力系统噪声和振动控制技术的研究一直是汽车工业领域的热点之一。

汽车动力系统噪声和振动的来源主要包括发动机、变速器、传动轴、驱动桥等部件。

这些部件在运转过程中会产生各种噪声和振动，其中发动机是主要的噪声和振动源。

发动机的噪声和振动主要来自于燃烧过程、气门机构、曲轴连杆机构、活塞环等部件的运动。

为了控制汽车动力系统的噪声和振动，目前主要采用以下几种技术：1. 声学设计技术声学设计技术是通过优化汽车发动机和车身的结构设计来降低噪声和振动。

例如，在发动机的进气和排气系统中加装消音器、在发动机周围安装隔音材料等措施可以有效地降低发动机的噪声和振动。

2. 主动噪声控制技术主动噪声控制技术是通过在汽车内部安装传感器、控制器和扬声器等设备来实现噪声的反相干涉，从而达到降低噪声的目的。

这种技术可以有效地降低低频噪声，但对高频噪声的控制效果较差。

3. 振动控制技术振动控制技术是通过在汽车结构中安装减振器、阻尼器等装置来消除振动。

例如，在发动机和变速器之间加装减振器、在车身结构中加装阻尼材料等措施可以有效地降低汽车的振动。

除了以上技术外，还有一些新兴的技术正在逐渐应用于汽车动力系统噪声和振动控制中，如无源噪声控制技术、智能材料技术等。

无论采用哪种技术，汽车动力系统噪声和振动控制都需要进行精确的测试和分析。

目前，常用的测试方法包括模态分析、频响分析、传递路径分析等。

这些测试方法可以帮助工程师了解汽车动力系统中各部件的振动特性，进而优化设计和控制方案。

总之，汽车动力系统噪声和振动控制技术是汽车工业领域中不可或缺的一部分。

随着科技的不断进步，相信未来会有更多更先进的技术被应用于汽车动力系统噪声和振动控制中，为人们创造更加舒适、安全的出行环境。

汽车噪声控制技术

四、管尾噪声分析 1.尾管噪声的组成尾管噪声是一种脉动噪声，当气流到达尾管时气流就发生脉动噪声，就象尾管处有一个活塞在运动。图13-18所示为管尾的脉动噪声。由两部分噪声组成：空气噪声和气流摩擦噪声。稳定的气流在尾管处发出空气噪声，而不稳定的气流则产生摩擦噪声。
2.管道截面积对尾管噪声的影响在2700 r/min以下时，直径越大，管尾噪声越高。因为在低转速时，管尾噪声完全由空气噪声决定。转速在2700 r/min以上时，这是摩擦噪声起主导作用。管道直径越大，流速就越低，因此摩擦噪声就越小。如图13-20表示管道直径与管尾直径的关系。

二、发动机部件的隔振措施发动机的振动不可避免地要传到固定在它上面的各种盖板上并激发振动，对盖板的振动除了采用阻尼措施外，采用隔振亦可获得较好的减振效果。各种隔板的固定点应注意尽量固定在振级较低的机体上，要选择在机体较坚实的部位，并应避免固定在悬臂部份上。对正时齿轮盖、气门室盖可采用隔振橡胶组合衬垫固定方法。油底壳是较大的辐射噪声源，良好的隔振措施可以明显地降低辐射噪声源。
§2 进气系统噪声与振动分析
一、进气系统概述
空气是燃烧最重要的成分之一。进入气缸的空气越多，燃烧的效率就越高。提高进气量的途径有两个, 一是减小进气阻力，二是减小排气系统的背压。 1.进气系统的结构进气系统可以分成两部分：发动机进气支管系统和空气进入系统。多支管系统包括进气分管和进气总管。空气进入系统包括节气门、怠速进气通道、柔性连接管、1/4波长管、空气过滤器、空气过滤网、赫姆霍兹消声器、前进气导流管和后进气导流管等。其结构示意图如图13-33所示。
进气系统的几种布置型式
§3 排气系统的噪声与振动分析
§3.1 排气系统的噪声分析与控制一、排气系统概述 1.排气系统的结构与种类组成：排气系统一般是指从发动机排气支管到排气尾管各个部件的组合。包括：Y型管、催化器、柔性管、前置消声器、后置消声器、中间连接管、尾管、挂钩、挂钩隔振器等部件。图13-1为V型发动机的排气系统图。

汽车振动与噪声控制(第二版)

汽车振动与噪声控制（第二版）
第一章振动理论基础
第一节介绍
第二节单自由度系统
第三节多自由度系统
第四节连续系统振动
第五节随机振动分析基础
练习题
第二章声学理论基础
第一节波动方程与声的基本性质
第二节声传播及结构声辐射
第三节声阻抗、声强及声功率
第四节噪声及其控制技术
练习题
第三章汽车发动机的振动分析与控制
第一节发动机的振动激励源分析
第二节发动机隔振技术
第三节发动机气门振动
练习题
第四章汽车动力传动及转向系统振动
第一节振动分析的传递矩阵法
第二节汽车动力传动系统振动
第三节汽车转向系统振动
第四节汽车制动时的振动
练习题
第五章汽车平顺性
第一节平顺性定义
第二节人体反应与平顺性评价
第三节道路路面不平度的统计描述
第四节平顺性分析
第五节影响汽车平顺性的结构因素
练习题
第六章发动机及动力总成噪声
第一节发动机及动力总成噪声分析与控制
第二节传动系噪声
第三节发动机的空气动力噪声
练习题
第七章底盘系统噪声
第一节轮胎噪声
第二节制动噪声
练习题
第八章车身及整车噪声
第一节车身结构噪声及其控制
第二节车内噪声
第三节汽车整车噪声及其控制第四节汽车噪声有源控制
练习题。

汽车振动噪声控制技术基础

NVH涉及的主要内容
车外噪声车内噪声车内振动
2020年2月6日星期四
车外噪声
按照GB1495-2002的方法进行测试，并且作为强制性标准来执行
不同类型的车辆，执行不同的标准，目前轿车执行74dB(A) 的限值
2020年2月6日星期四
通过噪声测试示意图
Mic
15m
Mic
1/n倍频程带宽，在低频时划分得细一些，而在高频时划分得粗一fu/些fl=2，1/但n。频频带带上用限中频心率频fu率与f下c来限表频示率，flf的c定比义值为保fu持和恒fl的定几，何即平均值
通常用的有三分之一倍频程（n=3）和倍频程（n=1）
2020年2月6日星期四
声品质（Sound Quality）
2020年2月6日星期四
NVH优化工作的重要意义
满足国家法规——关系到汽车产品能不能上市销售满足用户需求——关系到汽车产品用户买不买
只要使用车就能感受到是汽车档次的标志性性能之一
NVH性能是一个综合性能，影响因素多而复杂，不能仅靠某个或某几个零部件的优良性能来实现
2020年2月6日星期四
2020年2月6日星期四
声压相加
在有若干噪声源同时作用时，必须对最大噪声源进行控制才能有明显作用，而仅对多个小的噪声源进行控制则对总的声压级没有大的影响
比如：有70dB噪声源1个， 65dB噪声源3个，则总声压级为
L（70dB+65dB+65dB+65dB） = 10lg(107+3*106.5) = 71.19dB 若将3个65dB都降低3dB，总声压级为： L（70dB+62dB+62dB+62dB）=10lg(107+3*106.2)= 70.6dB 若将70dB的噪声源降低3dB，总声压级为： L（67dB+65dB+65dB+65dB） = 10lg(106.7+3*106.5) = 69.1dB

汽车振动与噪声控制-综述

汽车振动噪声与控制文献综述中国汽车产业已进入内涵式发展的稳健增长期，车型品质的提升已取代产能的增长成为发展的主流，这对汽车的噪声、振动与声振粗糙度(Noise, Vibration, Harshness, NVH)提出日益苛刻的要求，使得汽车NVH性能越来越受到重视，成为衡量汽车品质最重要的指标之一。

前期汽车NVH控制主要集中在发动机、车身等主要系统上，随着这些主要系统的NVH问题得到解决，其研究重心开始转向声品质技术、新能源汽车NVH、车身底盘NVH、制动系和悬架系NVH以及振动主动控制等方面。

汽车的NVH问题可以从三个层面上考虑：接受体（方向盘的加速度或人耳处的声压等，但最终是人对振动噪声的感觉）；传递路径（隔振隔声系统，车身及内饰等）；振动噪声源（发动机/驱动电机、齿轮传动系统、路面不平、风噪声等）。

一、接受体处NVH分析与控制1.1声品质评价首先，在对车辆振动与噪声进行分析前需对其NVH状况进行评价。

驾驶室内成员处的振动评价相对简单，而人耳对噪声的感知则较为复杂，同时由于汽车车身及底盘技术、汽车发动机技术的突飞猛进，特别是新能源汽车的持续推广，除发动机噪声外，其他排气噪声、传动系噪声、轮胎噪声、空气动力噪声及车身壁板结构振动辐射噪声等，对车辆整体噪声的贡献相对增大，使得车辆噪声控制问题变得更加复杂。

因此，声品质技术应运而生。

声品质是指在特定的技术目标或任务内涵中声音的适宜性，声品质中的“声”是人耳的听觉感知，“品质”则是指人耳对声音事件的听觉感知过程，并最终做出的主观判断。

人是声品质最终的接受者和最直接的评价者，声品质受到声音固有特性、评价者的生理、心理等各方面的综合影响，因此声品质的研究是一个综合多领域的多学科研究。

声品质主观评价是以人为主体，通过问卷调查或评审团评议的形式，运用试验心理学来研究噪声问题，涉及测试对象选择、噪声准备、听测环境和评价方法等较多因素。

国际上常用的方法有成对比较法、语义细分法、等级评分法、排序法、多维尺度分析法等，是声品质研究中的一个重要方面。