8NVH性能.

2020/1/11NVH——Noise,Vibration,HarshnessNoise——噪声主要分析频率范围：20Hz~5000Hz通过频率特性、幅值和品质来评价Vibration——振动主要分析频率范围：0.5Hz~50Hz通过频率特性、幅值和方向来评价Harshness——？国内有多种翻译，如粗糙度、平顺性等，但都不是很妥贴主要指的是由于振动噪声的综合影响导致的粗糙、刺耳和不和谐的感觉主要与路面的激励有关研究频率范围：低频NVH的概念2为什么研究和提高NVH性能?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.顾客关注舒适性政府制订了限制法规3决定NVH性能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车辆NVH性能声学基础知识NVH的噪声源和振动源NVH的传递路径NVH性能开发流程一、声学基础知识1、声波,声音（有联系,又有区别）（1）声波物体的振动会引起周围媒质质点由近及远的波动,称为声波。引起声波的物体称为声源，传播声波的物质称为媒质。方向与空气质点振动方向相同。声波是一种纵波。（２）声音声音是声源振动引起的声波传播到听觉器官所产生的感受。声音是由声源振动,声波传播和听觉感受3个环节所形成的。2.声速,波长和频率声波能在空气,液体及固体等媒质中传播,不能在真空中传播。（1）声速：声波在媒质中传播速度。与媒质的密度,弹性等因素有关,而与声波的频率,强度无关。温度改变时,媒质特性变化,声速变化。温度升高时,声速略有增加。温度15℃,在空气,水和钢中的声速分别为340m/s,1450m/s和5100m/s。2.波长和频率波长：声波在一个振动周期的传播距离,用λ表示,单位m.频率：声波每秒振动的次数,用f表示,单位Hz.声速、波长和频率之间的关系为c=λ·f声波的频率越高,则其波长越短.3声压、声压级声波的强度可用声压,声压级来定量描述。（1）声压大气静止时存在着一个压力,称为大气压强,简称气压。当有声波存在时,局部空间产生压缩或膨胀,在压缩的地方压力增加,在膨胀的地方,压力减小,于是在原来的静态气压上附加了一个压力的起伏变化。由声波引起的交变压强称为声压。一般定声压：在空气中，声压一般在10-5~106Pa之间。)sin(),(0kxtPtxp媒质中任一点的声压都是随时间变化的，每一时刻的声压称为瞬时声压，而某段时间内瞬时声压的均方根值称为有效声压。TedttpTp02)(1如果没有特殊说明，声压一般都指有效声压。（2）声压级正常人耳刚能听到的声压2×10-5Pa（1000Hz），称为听阈。使人耳产生疼痛感觉的声压是20Pa，称为痛阈。从听阈到痛阈，比值1:106。绝对值范围太大，不便使用。人耳特点：主观感受声音强度不正比于声压的绝对值,大体正比于声压的对数值.为此,引入声压级来描述声波强弱。单位dB(分贝)。)(lg200dBPPLep式中Pe为声压有效值,P0为参考声压(听阈声压），P0=2×10-5Pa,人耳适应声压级范围0~120dB。能听到的最弱声音,即参考声压级0dB，刚产生痛感声压级120dB。3、反射,绕射和干涉反射声波从一种媒质进入另一种媒质的分界面时,会产生反射现象。例如，声波在空气中传播,遇到坚硬的墙壁,一部分声波将反射。图2(a)所示,反射角等于入射角。声波的散射声传播规律如果障碍物表面很粗糙（表面起伏比波长大），则声波入射时，会产生各个方面的散射。声波的反射、折射反射系数透射系数反射系数小的材料成为吸声材料透射系数小的材料称为隔声材料声波的绕射（衍射）当声波遇到障碍物时,部分声波绕过障碍物而继续传播。波长与障碍物的尺寸比值越大，衍射越显著。而高频声遇到大障碍物，就会在障碍物后产生阴影区。缝隙会大大降低低频声的隔声效果。声屏障对高频声有较好降噪效果，对低频声效果差。声波干涉波的叠加原理：媒质的同一部分能够同时传播多个不同的波,这些波相遇后还能保持原来特性，按原来的方式继续传播；在相遇区内,媒质中某点的位移是每一列波单独存在时引起该点位移的代数和。声波干涉：频率相同、相位恒定的两列声波相遇，某些地方始终加强，某些地方始终减弱。驻波：干涉的特例。振幅、频率相同的声波在同一直线上反向传播叠加得到。形成波节、波腹。声音在封闭房间里传播，易形成驻波现象。入射声与反射声干涉形成。二、NVH的噪声源与振动源噪声源：发动机噪声、传动系噪声、轮胎噪声、高速气流噪声（风激励噪声）振动源：发动机、路面、高速气流（风激励）17发动机作为噪声源：机械噪声曲柄连杆结构配气机构正时结构（链,齿轮,皮带）承载件（缸盖、缸体、曲轴箱等）盖板及附件（油底壳、气门室盖、飞轮壳等）燃烧噪声空气动力噪声进气排气风扇18024680.20.40.60.811.21.41.61.8ExcitationFrequencyRatio(f/fo)Response@InertiaM平动激励（缸内气压激振；运动部件惯性力激振）曲轴扭转激振；发动机作为振动源：19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BalancePlane传动系：噪声源和振源第一阶传动轴激励传动齿轮动载荷（传动系的主要振源和噪声源）第2阶激励20rOAB（1）齿轮啮合GearMeshing传递误差TransmissionError(TE):R1R212理想的齿轮啮合应该是几何完满对中完美齿轮刚度无限大2*21*1RR•实际的齿轮啮合为:Actualgearsinmesh:2*21*1RR2*21*1RRTE=rCGrCG（2）轴的不平衡2mrF（3）由十字连接引起的2阶激励21噪声源与振源：进气系统和排气系统排气系统进气系统TailpipeOrifice歧管的设计与声品质1进气总管236541进气总管2365422排气系统的NVH质心xyz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：消声器的设计波纹管/球连接的选择吊耳刚度。。。。。。23路面激励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Cavityresonance其他:天线的涡流,挡风玻璃的湍流PathUnsealedholesandopeningsTransmissionthoughcomponentsControl:vehicleshapesealing90km/h三、NVH传递路径噪声输入、传递、输出的相应模型降低NVH是系统问题降低NVH不只是噪声或振动的问题，是一个系统性的问题。例如，汽车行驶时车厢噪声大，查源头在发动机，而这个噪声问题可能就涉及到三个部分，一个是发动本身的噪声大，一个是发动机悬置部件减振效果差，一个是车身前围和地板隔音技术不好。29车内噪声传递路径结构传播声•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•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•传递轴系的噪声•各种结构噪声(如发动机等)•车体•车体上的一些空、洞等结构噪声源噪声传递通道•发动机的辐射噪声•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•传递轴系的噪声•各种结构噪声(如发动机等)•车体•车体上的一些空、洞等结构噪声源噪声传递通道空气传播声30从传递路径角度来控制噪声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。31振动传递路径的NVH控制车身结构：提高结构和支架的刚度,阻止振动的传递。隔振器吸振器阻尼材料方法有:32结构通道控制:车身结构整车模态-白车身-装饰车身局部模态车身的结构灵敏度33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。结构通道控制:车身结构34隔振：悬架与轮胎轮胎的控制:•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3501234560123456frequencyratioTransmissibility4.03.02.01.0PowerplantIsolationAreaMountMountMountMountMountMount动力总成的隔振动力总成隔离的三个目标1.从主动边到被动边的振动衰减10倍2.动力总成的六个模态解耦3.绕主惯性轴的模态频率必须满足2ernff8.127.438.9510.612.115.2Fore-Aft9900010Lateral0990001Bounce0088039Roll0008883Pitch0172486Yaw1041084136•橡胶悬置半主动隔振器（电流变，磁流变液压悬置）主动隔振器发动机悬置（隔振器）的种类液压悬置Hydraulicmount流通小孔橡胶体上腔室下腔室流通小孔橡胶体上腔室下腔室惯性通道惯性通道橡胶液体孔运动盘永久磁铁线圈支撑液压隔振器电磁激励器传感器橡胶液体孔运动盘永久磁铁线圈支撑液压隔振器电磁激励器传感器37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).FloorpanRoofPackageTrayWheelhouseDashOilPanValveCoverDoors四、NVH性能开发流程能不能卖?产品性能DNA用户买不买?直接影响乘坐舒适性法规舒适性用户性能战略NVH性能NVH性能的重要性NVH特殊性与复杂性与汽车任何一个部件均相关不能简单依靠他人力量来完成开发不是一种功能,更是一种约束很难用简单的术语来描述NVH性能的特殊性与复杂性目标定位不明确或不确定不能预测开发出的NVH性能不能及时发现问题并提出改进措施没有在设计过程中瞄准目标各设计部门不能为目标各司其职存在的问题性能开发现状建立流程，将开发工作重心前移NVH开发投入工作太靠后，造成质量、进度、成本等各个系统均产生较大代价将NVH工作重心前移，移到预研阶段、立项阶段、设计阶段，而在样车阶段则主要进行性能验收工作预研立项设计与验证投产样车NVH性能开发流程的内容做什么什么时间怎么做谁做详细定义出节点工作内容以开发总流程节点为时间参考坐标详细的工作文件明确定义责任单位、协助单位、通报单位汽车产品开发流程主要阶段预研立项图纸设计样件样车投产准备量产预研阶段竞争车测试基础车测试与弱点分析立项预研图纸设计样件样车投产量产基础车弱点分析频率（HZ）9.3(X)7.4(Y)6.1(Z)12.6(RX)13.3(RY)19.7(RZ)解耦47.260.746.769.451.867.7立项阶段整车目标设置总体技术方案目标分解系统技术方案立项预研图纸设计样件样车投产量产目标的定性描述•市场调研报告•产品概念•市场目标•技术目标•市场领先?•主要亮点?•平均水平?•是否满足未来发展趋势立项预研图纸设计样件样车投产量产目标的定性描述：市场领先通过噪声怠速噪声加速噪声匀速噪声声品质怠速噪声3035404550PAC-OffPAC-OnDAC-OffDAC-On工况SPL/dB(A)车1车2车3车