汽车NVH振动与噪声分析

汽车NVH介绍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.汽车声品质动态性能静态性能汽车的性能❑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❑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NVH 是汽车最重要的指标之一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。

什么是NVH？NVH : N oise, V ibration and H arshness⏹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●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. ☐NVH影响到售后服务☐约1/5的售后服务与NVH有关决定NVH的因素顾客的要求政府法规公司的需要和技术能力竞争车NVH –车速–发动机转速的关系动力系统(P/T) NVH路噪Road Noise风噪Wind Noise车速Vehicle speedSpeed1030507090110130150Wind NVH Road NVHPowertrain NVHPowertrain NVH DominanceRoad NVH DominanceWind NVH Dominance路面及动力系统的振动Road & P/TVibration路面及动力系统的噪声Road & P/T Sound风激励噪声Wind Noise 动力系统的声品质P/T Sound Quality0 Hz100 Hz250 Hz800 Hz5000 Hz NVH与频率的关系多通道分析源-通道-接受体模型⎛jP iF P ⎪⎭⎫⎝⎛jP P ⎪⎭⎫ ⎝P源通道源接受体源源源通道通道Interior Sound & VibrationNoise path 1Noise path 2Noise source 1Vibration source 1Noise source 2Noise source N ……Vibration source 2Vibration source N……Vibration path 1Vibration path 2Vibration path …Noise path …•源–动力系统–风–路面–其他•通道–底盘–车身–内饰–其他•接受体–耳朵–手–脚–座椅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.汽车声品质源: 动力系统NVH动力系统PowertrainPowertrainPowerplantDrivelineExhaustIntakeMountEngineTransmission动力总成Powerplant发动机噪声源机械振动与噪声◆曲轴系统◆凸轮轴系统◆链,齿轮,皮带◆非燃烧引起的冲击◆附件燃烧噪声☐活塞载荷☐气缸盖载荷☐曲轴轴承载荷流动噪声•进气•排气•风扇024680.20.40.60.811.21.41.61.8R e s p o n s e @ I n e r t i a M引起的问题☐曲轴共振☐曲轴的应力集中和断裂曲轴扭转振动阻尼器Damper 1.橡胶阻尼器2.液压阻尼器变速器啸叫•T.E. vs. Gear NoiseX aX bGear Mesh❑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：齿轮啮合不好变速器敲击啸叫的原因：❑曲轴扭振❑传动轴系转速波动❑变速器齿轮间隙控制不好01000020000300004000050000600000100200300400500600700Crank Angle (degrees)F o r c e M a g n i t u d e (N )MB1 Mag Excite MB1 Mag JOA MB2 Mag Excite MB2 Mag JOAMB3 Mag Excite MB3 Mag JOA MB4 Mag ExciteMB4 Mag JOA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启动噪声发动机缸盖15CM处CM5_CB10改进前浪迪_K14五菱_B12CM5_CB10改进后改进方案为：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变速箱分动器后传递轴后驱动桥后半轴前传递轴前驱动桥前半轴支撑轴承万向节传递轴系的NVH☐第一阶传递轴激励☐传递齿轮啸叫☐2阶激励r O AB 1. 齿轮啮合2. 轴的不平衡3. 由十字连接引起的2阶激励进气系统和排气系统的NVH排气系统进气系统TailpipeOrifice 歧管的设计与声品质1进气总管23654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：☐消音器的设计☐波纹管/球连接的选择☐。

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/h1.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NVH 通道的控制结构声的传递通道:• 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 •悬挂隔震系统振动源振动传递通道•发动机的辐射噪声•车体•进气系统的噪声•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•车体上的一些空、洞等结构噪声源噪声传递通道空气声的传递通道: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•吸声材料的应用振动通道的控制振动通道控制的方法有:•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, 等.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).RoofPackage TrayDashOil PanValve Cover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底盘/悬挂系统的NVH轮胎的控制:•声腔模态•结构模态•轮胎的平衡悬架系统的控制⏹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82807774dB(A)71通过噪声测试通过噪声标准标准: 欧标, ISO, SAE, 等.Standards: Euro, ISO362, SAE J986, SAE J1470, etc.10m10m10m10m10m10m 7.5m7.5m >3m50 m麦克风麦克风A-AB-B车内NVH主观评价顾客对车内NVH给出直觉的感受:•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12345678910不能接受接受的过渡可以接受接受对象所有顾客绝大多数顾客比较挑剔的顾客受过培训的人员客观评估☐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MicrophoneAccelerometer1.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.汽车声品质室外和室内试验❑试验场(路面)试验❑实验室试验试验种类❑振动试验❑噪声试验❑灵敏度试验❑其它试验道路:☐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☐斜坡路面振动试验4 poster shaker发动机AcceleratorAcceleratorHammer0.010.1110100100200300400500Frequency (Hz)M a g n i t u d e (H z )T-Magnitude(Y)T-Magnitude(Z)❑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.❑异响识别❑隔振器刚度❑激光测量, 等噪声测试❑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❑通过噪声灵敏度测量❑声学灵敏度测量❑振动灵敏度测量❑声传递损失测量灵敏度有时被称为传递函数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CAE的重要性☐降低成本☐减少摩型车☐节约时间☐多方案设计☐多功能分析☐稳健性设计广泛地应用到汽车开发◆目标设定和分解◆整车分析◆系统/子系统分析◆部件分析例子：有限元分析☐有限元对低频分析是很精确的☐有限元可以用来分析系统/部件的NVH 问题☐有限元也可以用来分析整车的NVH 问题☐分析目标：●结构模态●响应NVH-CAE 分析方法❑有限元分析❑边界元分析❑统计能量分析❑其它声学分析❑模态综合分析❑传递路经分析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NVH 开发流程整车系统子系统零部件战略决策开发开始项目确认试生产出厂目标分解性能验证顾客需求政府法规竞争产品公司技术战略决策产品开发三到四年时间汽车上市确定顾客需求确定性能战略决定竞争者Benchmark Study找差距选择概念设计性能间的平衡设定整车级目标设定目标的原则。