模态小结
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杨解决方法：减小发动机、传动系、排气系统对车身的激励力；
在顶棚作加强筋；
杨利勇出品 12
C）车身连接点动刚度设计（ BIW Mobility ）
品
目标值（取自CAE）：
出 在50 - 500Hz内，所有曲线应在最上方的参考刚度曲线之下，即动刚度大于4000N/mm。
车身连接点（如悬架弹簧处连接点）要求低导纳，要求20dB以上的隔振效率。
振动放大。不过如此低频，人体不会有不舒适感。
2）轮胎模态
勇
a）轮胎模态为轮胎、车轴与车轮弹簧组成的系统模态，一般在10Hz左右。
利 b）有时轮胎垂向模态与车架一阶弯曲和一阶扭转接近，因此，悬架系统尽可能
布置在车架模态节点上。
c）10Hz路面激励：引起车身的振幅影响较大，但动力总成&悬置系统在z向的模
A 前后半轴：
传动节属于等速节，因此存在一阶振动。
出
模态要求：
勇 一阶弯曲模态大于最高转速时的模态15％。
B 驱动轴
驱动轴有两段式与三段式。以B22四驱两段式为例：
利 b1）前段与PTU相连，为十字万向节
模态：十字万向节属于不等速节，存在一阶振动与二阶振动。
杨要求：一阶弯曲模态大于两倍最高转速模态的15％。 b2）后段与后主减相连，前后段之间为等速节。
振动量级与主观评价之间的关系：
振动加速度大小m/s 2 < 0.315
勇
杨
0.315-0.63
利 0.5-1
0.8-1.6
1.25-2.5
>2
7
品
出
程度 感觉不到不舒服
有一点不舒服 比较不舒服 不舒服 非常不舒服 极度不舒服
杨利勇出品
三、模态意义及分类
品
1、意义
出 模态是机械结构的固有振动特性，每一个模态具有特定的固有频
2）汽车地板或椅子基架处的振动；
3）方向盘振动；
4）座椅上的振动和人体振动
5
品
8
9
10
可以接受
受过培训人员
杨利勇出品
2.1噪声量级的大小和声品质
品
2.1.1噪声量级大小
A 测量怠速、节气门半开、节气门全开噪声，绘制转速-噪声图谱。坐标系dB-发动
机转速。
出
B 语音清晰度
勇 噪声环境下说话的清晰程度。100％表示完全听的清楚。
8
18
>85%
yaw （ZZ）
8
17
>80%
模态分离要求 >2Hz from横摇和平摇
>1Hz
> 2Hz from平摇
>2Hz from跳动 >2Hz from左右移动
>1Hz
杨利勇出品 14
C）空滤模态
品
a、一阶约束模态：避开发动机怠速激振频率。
b、空滤面模态，与面辐射噪声有关，试验值（JC22要求275Hz以上）
勇 导纳：振动速度与激振力的比值，机械阻抗的倒数。单位：m/（s*N）
利 D）声学灵敏度（衡量车身结构噪声特性的常用指标） 单位激振力作用在车身支撑点，人耳处测量的噪声级。单位dB（参考
20μPa/N）。
杨目标值：小于55dB。
杨利勇出品 13
2、动力总成及附件模态
品
a）发动机、变速箱、PTU模态
杨 态大约也在此频率左右，因此，动力总成作为动力吸振器可以衰减车身的振动。 d）轮胎空气腔与轮辋共振
轮胎空气腔在高频影响较大（如220～240Hz），空气腔和轮辋模态耦合引起车 轴的振动。
杨利勇出品 16
品 3）传动模态（以B22四驱系统为例）
传动系统一般包括前半轴、驱动轴（分段式，2段）、后主减、后半轴。
如排气系统与吊块组成的系统模态。排气管的模态和系统模态掺杂在一起。
杨利勇出品
9
四、 模态综合规划
品
4.1模态综合示意图
整车的振动控制，需要具体的振动指标分解至各个系统。模态也是一样，需要分解
至各个子系统。各子系统模态需要满足要求。
出
整车
勇
车身
底盘
动力总成
动力总成附件
方向盘
……
一一声 阶阶腔 弯扭模
杨 在主动吊钩传向被动吊钩的振动加速度衰减10倍以上。
C、挂钩的模态（包含主动吊钩和被动吊钩）
目标：大于发动机最高转速的激振频率。
杨利勇出品 15
3、底盘
品
1）悬架垂向模态
出 悬架模态为车身质量与弹簧构成的系统模态。通常1.1～2Hz。豪华车小，越野
车大，货车更大。
如果路面激励为此频率范围，则车身-弹簧系统发生共振，悬架系统对车身的
2、隔振
勇
频率隔开1.414倍
利 3、避振 如果振动的纯度高，则相邻件的同向振动要避开；
如果振动的纯度不高，则相邻件的弯曲、扭转都要相互避开；
杨 4、 节点布置法 选取物体振动节点进行布置，这样传递的振动最小。
杨利勇出品 21
低到高分为第1阶，第2阶…… 如：某支架的模态；车身的模态；
空滤与固定点处的橡胶组成系统模态：由于橡胶刚度很大，空滤前几阶模态较低，将
勇 此视为刚性连接，由此出现前几阶空滤的约束模态，列为此类。（什么条件下可以这
样？）
2、刚体与弹簧组成的系统模态
利 刚体不发生变形，因此没有模态，但他与弹簧构成系统，最多具有六阶模态。
曲模态避开15％以上；
d2、驱动轴前后段的同方向的弯曲模态避开15％；
利 d3、驱动轴前后段的弯曲模态与扭转模态避开；
d4、驱动轴与半轴模态避开10Hz；
d4、后主减的系统模态与驱动轴后段、后半轴模态避开。
杨
杨利勇出品 18
4.3 典型的响应
品
1、动力总成-悬置系统-纵梁-方向盘
-地板-座椅导轨－座椅
D）排气模态
出
a、避开怠速激振频率与地板的模态。
勇 通常分析20Hz～250Hz之间排气系统的模态，选择排气系统的振动节点，确定吊
钩位置，使得传向车身的力最小。
b、排气系统吊钩受力
利 模型包括：动力总成（质点）、悬置（弹簧）、排气系统（有限元）、吊块
（弹簧）、吊钩（有限元）。
目标：普通车10N，高档车2N；
2.1.2 声品质
声音给人特有的听觉感受。比如舒适感、运动感、平稳感、纯音色感等。包括
利 响度、音色、音调、锐度、纯音度、声音的调制及语音清晰度等方面的指标。 如关门的声音。
最主要的声音与发动机有关。如发动机声压级、声音的阶次组成、声音的线性
杨 度、高频噪声。
杨利勇出品 6
第2～4条 振动
（2、汽车地板或椅子基架处的振动； 3、方向盘振动； 4、座椅上的振动和人体振动）
11
品
方向盘 声腔模型
C C
杨利勇出品
4.2、模态分解
品
将分为车身、动力总成及附件、底盘三个部分进行。
1、车身
出
A）车身一阶弯曲与一阶扭转模态
目标值（取自CAE）：
勇
局部模态要求大于40Hz，第一阶扭转要求大于35Hz，第一阶弯曲要求
大于38Hz。
利 B）声腔模态：一阶40～80Hz，二阶130Hz左右 B.1 车身结构板振动模态与声腔模态耦合……产生轰鸣，有时称 为鼓振。
杨 曲 转 态
模模 态态
利
悬车传 架轮动 模模模 态态态
与自 悬身 置三 系向 统弯 模曲 态模
态
空排
方
滤气
向
模模
盘
态态
模
态
杨利勇出品 10
半轴
C
驱动轴
C
C
传动
后主减
C
进气
C
动力总成/PTU
排气
出C
C
C
勇 C
C
利 杨
车身/车架
C
车轮/车轴
C
地面
模态综合示意图， C 表示以某种形式 相连接，如橡胶软垫、弹簧等等
模态：一阶弯曲模态大于最高转速时的模态15％
C 后主减
杨利勇出品 17
后主减和悬置系统组成系统模态（B22的要求30-70Hz）（两前 悬置刚度相同，两后悬置刚度相同）；
品
六个方向模态互相解耦；
后主减最大扭矩工况位移要求10mm以内。
出
D 连接件相互之间的模态避开
勇 d1、发动机、变速箱、PTU组成的模态和驱动轴前段同向的弯
Βιβλιοθήκη Baidu
客观评价中的2、3、4条。如何在设计中去保证？
出
动力总成
单位力/
勇
单位扭矩 悬置动刚度、阻尼
利
杨
纵梁处的响应 （传递率）
方向盘的响应
前座椅下 地板的响 应（或座 椅导轨）
（整车灵敏度 /导纳）
在动力总成施加单位力/扭矩，到纵梁、方向盘12点位置、座椅导轨处的响应（振动 加速度）必须控制在一定范围内。
事实上没有绝对的刚体，但是如果一个物体和弹簧系统相比，他自身的模态比系统模 态高很多，在他与弹簧组成的系统模态内完全不体现自身模态，可以将此物体看作刚体。 （什么条件下可以这样？）
杨 如：动力总成与悬置系统，发动机视为刚体； 后主减与悬置系统，后主减视为刚体；
3、可变形体与弹簧组成的系统模态
这时可变形体和弹簧互相作用影响。
出 目标值：
三个方向的弯曲模态的最小值大于发动机最高转速激振频率15％。
B）动力总成&悬置系统模态
勇整车坐标系－发动机横置
频率范围
解耦率
模态
最低
最高
跳动（Z）
利9
11
前后移动 （X）
7
13
Max % >90%
>85%
杨 左右移动 （Y）
7
15
>80%
pitch （YY）
8
12
>90%
roll（XX）
Harshness ：不和谐性，与声品质有关。
利 主要由路面激励引起的，在振动和噪声的联合作用下，让人产生刺
耳的、生厌的、不协调的感受
杨
杨利勇出品 3
二、振动噪声的评价
品
1、车内噪声评价，也叫整车评价……取决于顾客
2、系统和零部件的评价……取决于设计
出
整车噪声振动指标分解至各系统，各系统指标满足要求，从而满足整车要
杨利勇出品 19
2、动力总成作为动力吸振器
悬置的最主要功能 是降低发动机的振动， 如果条件允许，还需要 考虑动力总成相当于车 身的动力吸振器时对车 身振动的衰减作用。
利
杨 ｛ 轮胎模态为轮胎、车 轴与车轮弹簧组成的 系统模态，一般在 10Hz左右。
动力总成
悬置
勇 车身
悬架弹簧、 减震器
车轴、控制臂 轮胎 地面
品
动力总成Z向系统模态约
10Hz，发生共振，但相位相
反，形成动力吸振器减少车身
出
振动
经过悬架传递，引起车身较大 位移
｝
系统发生共振 Z向10Hz激励
杨利勇出品 20
五、广义设计法则
品
1、减震：
a、衰减10倍以上的振动；或20dB b、刚度法则：
出
橡胶或弹簧等减震元件的支架刚度需要大于减震元件刚度的6～10倍；
率、阻尼比和模态振型。
勇 和振动联系非常紧密，在设计中可以把握的一个很重要的衡量指
标，就是模态。通过分析，我们获取各种零件的模态，以便进行模态改 进、振型分离、隔振等设计。
利
杨
杨利勇出品 8
2、模态分类
个人将模态分为三类：
品
1、可变形体模态：
出 可变形物体（比如网格化的物体）的模态（如自由模态，约束模态等）有很多阶，按
求。
3、通过噪声……取决于法规
勇
利
杨
杨利勇出品 4
第1条 车内噪声评价
分为主观评价与客观评价。
1、主观评价
评价指标：主观定级和声品质。
出
主观定级：分为10级
级别
意见 接受对象
1
所有顾客
2、客观评价
2 34
不能接受 绝大多数顾客
利
勇5
6
接受过渡
7
比较挑剔的顾客
评价指标：
杨 1）司机耳朵和乘客耳朵处的噪声，包括噪声量级和声品质；
模态小结
动力总成科 杨利勇
2009-3-18 上海世科嘉车辆技术研发有限公司
一、NVH简介
品
二、NVH评价
出
三、模态意义及分类
勇 四、模态综合规划
利 五、广义设计法则
杨
杨利勇出品 2
一、NVH简介
品
Noise:噪音
主要为20Hz～5000Hz听觉上的扰乱
出
Vibration：振动
勇 主要指0.5～50Hz汽车各部件振动
在顶棚作加强筋；
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C）车身连接点动刚度设计（ BIW Mobility ）
品
目标值（取自CAE）：
出 在50 - 500Hz内，所有曲线应在最上方的参考刚度曲线之下，即动刚度大于4000N/mm。
车身连接点（如悬架弹簧处连接点）要求低导纳，要求20dB以上的隔振效率。
振动放大。不过如此低频，人体不会有不舒适感。
2）轮胎模态
勇
a）轮胎模态为轮胎、车轴与车轮弹簧组成的系统模态，一般在10Hz左右。
利 b）有时轮胎垂向模态与车架一阶弯曲和一阶扭转接近，因此，悬架系统尽可能
布置在车架模态节点上。
c）10Hz路面激励：引起车身的振幅影响较大，但动力总成&悬置系统在z向的模
A 前后半轴：
传动节属于等速节，因此存在一阶振动。
出
模态要求：
勇 一阶弯曲模态大于最高转速时的模态15％。
B 驱动轴
驱动轴有两段式与三段式。以B22四驱两段式为例：
利 b1）前段与PTU相连，为十字万向节
模态：十字万向节属于不等速节，存在一阶振动与二阶振动。
杨要求：一阶弯曲模态大于两倍最高转速模态的15％。 b2）后段与后主减相连，前后段之间为等速节。
振动量级与主观评价之间的关系：
振动加速度大小m/s 2 < 0.315
勇
杨
0.315-0.63
利 0.5-1
0.8-1.6
1.25-2.5
>2
7
品
出
程度 感觉不到不舒服
有一点不舒服 比较不舒服 不舒服 非常不舒服 极度不舒服
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三、模态意义及分类
品
1、意义
出 模态是机械结构的固有振动特性，每一个模态具有特定的固有频
2）汽车地板或椅子基架处的振动；
3）方向盘振动；
4）座椅上的振动和人体振动
5
品
8
9
10
可以接受
受过培训人员
杨利勇出品
2.1噪声量级的大小和声品质
品
2.1.1噪声量级大小
A 测量怠速、节气门半开、节气门全开噪声，绘制转速-噪声图谱。坐标系dB-发动
机转速。
出
B 语音清晰度
勇 噪声环境下说话的清晰程度。100％表示完全听的清楚。
8
18
>85%
yaw （ZZ）
8
17
>80%
模态分离要求 >2Hz from横摇和平摇
>1Hz
> 2Hz from平摇
>2Hz from跳动 >2Hz from左右移动
>1Hz
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C）空滤模态
品
a、一阶约束模态：避开发动机怠速激振频率。
b、空滤面模态，与面辐射噪声有关，试验值（JC22要求275Hz以上）
勇 导纳：振动速度与激振力的比值，机械阻抗的倒数。单位：m/（s*N）
利 D）声学灵敏度（衡量车身结构噪声特性的常用指标） 单位激振力作用在车身支撑点，人耳处测量的噪声级。单位dB（参考
20μPa/N）。
杨目标值：小于55dB。
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2、动力总成及附件模态
品
a）发动机、变速箱、PTU模态
杨 态大约也在此频率左右，因此，动力总成作为动力吸振器可以衰减车身的振动。 d）轮胎空气腔与轮辋共振
轮胎空气腔在高频影响较大（如220～240Hz），空气腔和轮辋模态耦合引起车 轴的振动。
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品 3）传动模态（以B22四驱系统为例）
传动系统一般包括前半轴、驱动轴（分段式，2段）、后主减、后半轴。
如排气系统与吊块组成的系统模态。排气管的模态和系统模态掺杂在一起。
杨利勇出品
9
四、 模态综合规划
品
4.1模态综合示意图
整车的振动控制，需要具体的振动指标分解至各个系统。模态也是一样，需要分解
至各个子系统。各子系统模态需要满足要求。
出
整车
勇
车身
底盘
动力总成
动力总成附件
方向盘
……
一一声 阶阶腔 弯扭模
杨 在主动吊钩传向被动吊钩的振动加速度衰减10倍以上。
C、挂钩的模态（包含主动吊钩和被动吊钩）
目标：大于发动机最高转速的激振频率。
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3、底盘
品
1）悬架垂向模态
出 悬架模态为车身质量与弹簧构成的系统模态。通常1.1～2Hz。豪华车小，越野
车大，货车更大。
如果路面激励为此频率范围，则车身-弹簧系统发生共振，悬架系统对车身的
2、隔振
勇
频率隔开1.414倍
利 3、避振 如果振动的纯度高，则相邻件的同向振动要避开；
如果振动的纯度不高，则相邻件的弯曲、扭转都要相互避开；
杨 4、 节点布置法 选取物体振动节点进行布置，这样传递的振动最小。
杨利勇出品 21
低到高分为第1阶，第2阶…… 如：某支架的模态；车身的模态；
空滤与固定点处的橡胶组成系统模态：由于橡胶刚度很大，空滤前几阶模态较低，将
勇 此视为刚性连接，由此出现前几阶空滤的约束模态，列为此类。（什么条件下可以这
样？）
2、刚体与弹簧组成的系统模态
利 刚体不发生变形，因此没有模态，但他与弹簧构成系统，最多具有六阶模态。
曲模态避开15％以上；
d2、驱动轴前后段的同方向的弯曲模态避开15％；
利 d3、驱动轴前后段的弯曲模态与扭转模态避开；
d4、驱动轴与半轴模态避开10Hz；
d4、后主减的系统模态与驱动轴后段、后半轴模态避开。
杨
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4.3 典型的响应
品
1、动力总成-悬置系统-纵梁-方向盘
-地板-座椅导轨－座椅
D）排气模态
出
a、避开怠速激振频率与地板的模态。
勇 通常分析20Hz～250Hz之间排气系统的模态，选择排气系统的振动节点，确定吊
钩位置，使得传向车身的力最小。
b、排气系统吊钩受力
利 模型包括：动力总成（质点）、悬置（弹簧）、排气系统（有限元）、吊块
（弹簧）、吊钩（有限元）。
目标：普通车10N，高档车2N；
2.1.2 声品质
声音给人特有的听觉感受。比如舒适感、运动感、平稳感、纯音色感等。包括
利 响度、音色、音调、锐度、纯音度、声音的调制及语音清晰度等方面的指标。 如关门的声音。
最主要的声音与发动机有关。如发动机声压级、声音的阶次组成、声音的线性
杨 度、高频噪声。
杨利勇出品 6
第2～4条 振动
（2、汽车地板或椅子基架处的振动； 3、方向盘振动； 4、座椅上的振动和人体振动）
11
品
方向盘 声腔模型
C C
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4.2、模态分解
品
将分为车身、动力总成及附件、底盘三个部分进行。
1、车身
出
A）车身一阶弯曲与一阶扭转模态
目标值（取自CAE）：
勇
局部模态要求大于40Hz，第一阶扭转要求大于35Hz，第一阶弯曲要求
大于38Hz。
利 B）声腔模态：一阶40～80Hz，二阶130Hz左右 B.1 车身结构板振动模态与声腔模态耦合……产生轰鸣，有时称 为鼓振。
杨 曲 转 态
模模 态态
利
悬车传 架轮动 模模模 态态态
与自 悬身 置三 系向 统弯 模曲 态模
态
空排
方
滤气
向
模模
盘
态态
模
态
杨利勇出品 10
半轴
C
驱动轴
C
C
传动
后主减
C
进气
C
动力总成/PTU
排气
出C
C
C
勇 C
C
利 杨
车身/车架
C
车轮/车轴
C
地面
模态综合示意图， C 表示以某种形式 相连接，如橡胶软垫、弹簧等等
模态：一阶弯曲模态大于最高转速时的模态15％
C 后主减
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后主减和悬置系统组成系统模态（B22的要求30-70Hz）（两前 悬置刚度相同，两后悬置刚度相同）；
品
六个方向模态互相解耦；
后主减最大扭矩工况位移要求10mm以内。
出
D 连接件相互之间的模态避开
勇 d1、发动机、变速箱、PTU组成的模态和驱动轴前段同向的弯
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客观评价中的2、3、4条。如何在设计中去保证？
出
动力总成
单位力/
勇
单位扭矩 悬置动刚度、阻尼
利
杨
纵梁处的响应 （传递率）
方向盘的响应
前座椅下 地板的响 应（或座 椅导轨）
（整车灵敏度 /导纳）
在动力总成施加单位力/扭矩，到纵梁、方向盘12点位置、座椅导轨处的响应（振动 加速度）必须控制在一定范围内。
事实上没有绝对的刚体，但是如果一个物体和弹簧系统相比，他自身的模态比系统模 态高很多，在他与弹簧组成的系统模态内完全不体现自身模态，可以将此物体看作刚体。 （什么条件下可以这样？）
杨 如：动力总成与悬置系统，发动机视为刚体； 后主减与悬置系统，后主减视为刚体；
3、可变形体与弹簧组成的系统模态
这时可变形体和弹簧互相作用影响。
出 目标值：
三个方向的弯曲模态的最小值大于发动机最高转速激振频率15％。
B）动力总成&悬置系统模态
勇整车坐标系－发动机横置
频率范围
解耦率
模态
最低
最高
跳动（Z）
利9
11
前后移动 （X）
7
13
Max % >90%
>85%
杨 左右移动 （Y）
7
15
>80%
pitch （YY）
8
12
>90%
roll（XX）
Harshness ：不和谐性，与声品质有关。
利 主要由路面激励引起的，在振动和噪声的联合作用下，让人产生刺
耳的、生厌的、不协调的感受
杨
杨利勇出品 3
二、振动噪声的评价
品
1、车内噪声评价，也叫整车评价……取决于顾客
2、系统和零部件的评价……取决于设计
出
整车噪声振动指标分解至各系统，各系统指标满足要求，从而满足整车要
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2、动力总成作为动力吸振器
悬置的最主要功能 是降低发动机的振动， 如果条件允许，还需要 考虑动力总成相当于车 身的动力吸振器时对车 身振动的衰减作用。
利
杨 ｛ 轮胎模态为轮胎、车 轴与车轮弹簧组成的 系统模态，一般在 10Hz左右。
动力总成
悬置
勇 车身
悬架弹簧、 减震器
车轴、控制臂 轮胎 地面
品
动力总成Z向系统模态约
10Hz，发生共振，但相位相
反，形成动力吸振器减少车身
出
振动
经过悬架传递，引起车身较大 位移
｝
系统发生共振 Z向10Hz激励
杨利勇出品 20
五、广义设计法则
品
1、减震：
a、衰减10倍以上的振动；或20dB b、刚度法则：
出
橡胶或弹簧等减震元件的支架刚度需要大于减震元件刚度的6～10倍；
率、阻尼比和模态振型。
勇 和振动联系非常紧密，在设计中可以把握的一个很重要的衡量指
标，就是模态。通过分析，我们获取各种零件的模态，以便进行模态改 进、振型分离、隔振等设计。
利
杨
杨利勇出品 8
2、模态分类
个人将模态分为三类：
品
1、可变形体模态：
出 可变形物体（比如网格化的物体）的模态（如自由模态，约束模态等）有很多阶，按
求。
3、通过噪声……取决于法规
勇
利
杨
杨利勇出品 4
第1条 车内噪声评价
分为主观评价与客观评价。
1、主观评价
评价指标：主观定级和声品质。
出
主观定级：分为10级
级别
意见 接受对象
1
所有顾客
2、客观评价
2 34
不能接受 绝大多数顾客
利
勇5
6
接受过渡
7
比较挑剔的顾客
评价指标：
杨 1）司机耳朵和乘客耳朵处的噪声，包括噪声量级和声品质；
模态小结
动力总成科 杨利勇
2009-3-18 上海世科嘉车辆技术研发有限公司
一、NVH简介
品
二、NVH评价
出
三、模态意义及分类
勇 四、模态综合规划
利 五、广义设计法则
杨
杨利勇出品 2
一、NVH简介
品
Noise:噪音
主要为20Hz～5000Hz听觉上的扰乱
出
Vibration：振动
勇 主要指0.5～50Hz汽车各部件振动