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汽车NVH概论 徐志刚 2010/01/12 噪声源 汽车上有许多各不相同的噪声源 燃烧 零件之间的撞击 部件之间的摩擦 旋转的部件 管中液体的流动 汽车噪声源 燃烧噪声 柴油机敲击声 气门机构 风扇 动力转向 燃油泵噪声 电机噪声 NVH三个维度 NVH是什么呢？ 可被听到、看到或感觉到，并能影响消费者心理的因素 —— 噪声、振动、不舒适性 ●感觉 ●听觉 ●视觉 NVH 现象 噪声——指的是顾客所能听到的声音 —声音的频率范围在20赫兹到20000赫兹之间 —声音特征由频率、声级和声品质来描述 振动——指的是顾客所感觉到的和看到的运动 —身体所能感知运动的频率范围在0.5赫兹到50赫兹之间 —振动特征由频率、振幅和形态来描述 不舒适性——指的是噪声和振动的综合影响 —粗野的，刺耳的或不和谐的感觉 NVH是系统工程 ★ NVH是车辆级属性 ★工作状态定义了输入 ★消费者和法规定义了输出 简单划分 —容易更改的因素(设计) —难以改变的因素(输出) 有区别的噪声源 路噪 风噪 动力总成 基本原理 动能和势能相互转换 理想的单元 —质量—存储动能 —刚度—存储势能 —阻尼—能量耗散 波 —流体中的压力波 —固体中的应力波 单自由度系统 时域和频域 模态分析 固有频率 — 固有振动 频响函数由固有振动决定 模态参数 —模态形状 —模态阻尼 —节点—模态变形为零 —腹点—模态变形极大 模态分析 模态分析的作用 提供设计依据 —竞争车和同级车的状态 —目标设置和确认 —模态分析有助于理解结构特性 有限元分析和试验的相关性研究 —比较频率和模态形状 频率分析 周期性振动能被一组简谐振动来描述（傅里叶系列） 任何简谐振动都被下列参数完全定义 为什么使用频率 机械系统频域容易被理解和分析 人类对噪声和振动的响应强烈依赖频率 NVH 问题常常通过频率来区别和诊断 频率范围 振动 —整车 ● 车辆运动的频率范围0.1～20Hz ● 抖动频率范围10～30Hz ● 指端能感觉到的频率范围10～40Hz —影响视觉的振动频率范围 ●2～20Hz 频率范围 噪声 —结构噪声 ●20～50Hz —空气噪声 ●250～5000Hz 传递函数 结构响应 线性 传递函数 —频响函数（输出/输入） —传递损失 — p/F — p/p —v/F 分贝 L[dB]=20*LOG10(A/Aref) 参考声压(人类能听到的最低声压) Aref=20×10-6Pa 声压叠加的效果 LA + LB → LC 声音品质 定义 NVH 音质 消费者调查 试车评估 NVH流程 源/路径/接受器 强迫力 结构响应 模态分析 NVH治理 源/路径/接受器 源—干扰因素 路径—可以将振源的干扰放大或减小 接受器—干扰引起的响应 NVH策略 源 重复事件 —旋转设备 ●动力总成/车轮/轮胎 随机事件 — 路噪/风噪 确定振源 测量 —路试—最好的方法 —试验室—屏蔽技术 —测量设备 确定结构响应 路试 —使用仪器并且和环境相关 实验室测试 —消声室 —激振器,传感器,力锤,人工头 —噪声路径分析 确定结构响应 CAE —多体动力学（集中参数模型） — 有限元 — 边界元 — 统计能量分析 NVH治理 降低振源振幅 —减小旋转部件的不平衡 NVH治理 增加传递路径上声传递阻力 —增加传递阻力 ●隔离措施 NVH治理 使消费者的反应最小 —声音品质 —屏蔽措施 —噪声吸收 NVH的目标 主观感受 NVH制约 对 NVH的制约因素 总结 NVH是一个系统属性 需要系统的方法 消费者的需求决定NVH性能水平 需要试验验和CAE的支持 NVH与成本、重量和车辆动力学的妥协 NVH设计指导 降低车身传递特性( 0.01Pa/N ) 将乘员头部位置设计在声腔声学节点上 减少悬架对车身输入力的波动 增大座椅在 6 赫兹以上的隔振(传递函数0.5mm/s/N) 增大车身支架刚度/衬套刚度比(5:1) 确保模态分离良好 —车身主要模态和声学模态进行良好的分离 —车身模态和悬架模态分离良好 —转向系统模态和发动机怠速分离 减少旋转部件的不平衡 降低轮胎噪声辐射 NVH设计指导 确保动力总成主要刚体模态解耦 主要受力件