汽车NVH控制与轻量化

庞剑：汽车NVH控制与轻量化带来的挑战1汽车NVH控制与轻量化带来的挑战庞剑2014年3月19日1庞剑：汽车NVH控制与轻量化带来的挑战2一．NVH现象与基本问题二．噪声与振动源三．噪声与振动传递通道四．NVH的控制五．汽车声品质六．轻量化带来的NVH问题2目录庞剑：汽车NVH控制与轻量化带来的挑战3动态性能静态性能什么是性能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庞剑：汽车NVH控制与轻量化带来的挑战4汽车所有的结构都有NVH问题车身动力系统底盘及悬架环境控制系统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是设计面最广的领域。庞剑：汽车NVH控制与轻量化带来的挑战5什么是NVH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:20-10,000Hz振动Vibration人身体对运动的感觉,频率通常在0.5-200Motionsensedbythebody,mainlyin.5hz-50hzrange是由频率,振动级和方向决定的不舒服的感觉Harshness-Rough,gratingordiscordantsensationNVH:Noise,VibrationandHarshness庞剑：汽车NVH控制与轻量化带来的挑战6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有关为什么要做NVH?庞剑：汽车NVH控制与轻量化带来的挑战7顾客的要求政府法规公司的需要和技术能力竞争车决定NVH的因素庞剑：汽车NVH控制与轻量化带来的挑战8Boom:DrummingLowfrequency(20-100Hz)soundClunk:Transient,lowfrequency,broadbandnoiseDrone,Moan:Largeamplitude80-200HzsoundGroan:100-150Hzdisturbanceatstart-upGrowl:Broadbandnoiseintherange100-1000HzHarshness:CombinationofnoiseandvibrationleadingtoahardroadfeelRattle:Noiseofmetallicpartsincontact,usuallyrandomRumble:Broadband100-500Hznoise,varyinginamplitudeShake:Lowfrequency(20Hz)verticalorlateralvibrationsShudder:Lowfrequency(20Hz)longitudinalvibrationsofavehicleSqueal:TickandHash:MiscellaneousnoisefromtheenginecompartmentWhine:200-2000Hzsound,usuallyatoneanditsharmonicsNVH对不同的声音和振动有特定的描述庞剑：汽车NVH控制与轻量化带来的挑战9NVH–车速–发动机转速的关系动力系统(P/T)NVH路噪RoadNoise风噪WindNoise车速VehiclespeedSpeed1030507090110130150SpeedWindNVHRoadNVHPowertrainNVHPowertrainNVHDominanceRoadNVHDominanceWindNVHDominance庞剑：汽车NVH控制与轻量化带来的挑战10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/TSound风激励噪声WindNoise动力系统的声品质P/TSoundQuality0Hz100Hz250Hz800Hz5000HzNVH与频率的关系庞剑：汽车NVH控制与轻量化带来的挑战11多通道分析iFjPiFPjPPP源通道源接受体源源源源源通道通道iFjPiFPjPPP源通道源接受体源源源源源通道通道InteriorSound&VibrationNoisepath1Noisepath2Noisesource1Vibrationsource1Noisesource2NoisesourceN……Vibrationsource2VibrationsourceN……Vibrationpath1Vibrationpath2Vibrationpath…Noisepath…InteriorSound&VibrationNoisepath1Noisepath2Noisesource1Vibrationsource1Noisesource2NoisesourceN……Vibrationsource2VibrationsourceN……Vibrationpath1Vibrationpath2Vibrationpath…Noisepath…•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–座椅源-通道-接受体模型庞剑：汽车NVH控制与轻量化带来的挑战12一．NVH现象与基本问题二．噪声与振动源三．噪声与振动传递通道四．NVH的控制五．汽车声品质六．轻量化带来的NVH问题12目录庞剑：汽车NVH控制与轻量化带来的挑战13PowertrainPowertrainPowerplantDrivelineExhaustIntakeMountEngineTransmission动力总成Powerplant1.动力系统源庞剑：汽车NVH控制与轻量化带来的挑战141.1发动机噪声源机械振动与噪声曲轴系统突轮轴系统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•风扇庞剑：汽车NVH控制与轻量化带来的挑战15024680.20.40.60.811.21.41.61.8ExcitationFrequencyRatio(f/fo)Response@InertiaM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Damper1.橡胶阻尼器2.液压阻尼器庞剑：汽车NVH控制与轻量化带来的挑战16发动机阶次-转速-频率的关系Enginespeed(rpm)6000Frequency(Hz)1003001storder3rdorder6thorder600Enginespeed(rpm)6000Frequency(Hz)1003001storder3rdorder6thorder600•1cylinderengine:firingorder:½order•2cylinderengine:firingorder:1storder•4cylinderengine:firingorder:2ndorder•6cylinderengine:firingorder:3rdorder2*60CylinderofNumberrpmfd发火频率庞剑：汽车NVH控制与轻量化带来的挑战17彩色图来表达可以用三维水瀑图来表达WaterfallPlot与发动机相关的NVH表达图庞剑：汽车NVH控制与轻量化带来的挑战181.2变速器源•T.E.vs.GearNoiseXaXbGearMesh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：齿轮捏合不好变速器啸叫庞剑：汽车NVH控制与轻量化带来的挑战19敲击的原因：曲轴扭振传动轴系转速波动变速器齿轮间隙控制不好01000020000300004000050000600000100200300400500600700CrankAngle(degrees)ForceMagnitude(N)MB1MagExciteMB1MagJOAMB2MagExciteMB2MagJOAMB3MagExciteMB3MagJOAMB4MagExciteMB4MagJOA变速器敲击庞剑：汽车NVH控制与轻量化带来的挑战201.3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庞剑：汽车NVH控制与轻量化带来的挑战21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BalancePlane1.4传递轴系的NVH第一阶传递轴激励传递齿轮啸叫2阶激励庞剑：汽车NVH控制与轻量化带来的挑战22rOAB1）齿轮啮合传递误差R1R212完好的齿轮啮合应该是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:2R*21R*12*21*1RRTE=rCGrCG2）轴的不平衡2mrF3）由十字连接引起的2阶激励庞剑：汽车NVH控制与轻量化带来的挑战231.5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庞剑：汽车NVH控制与轻量化带来的挑战241.6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236541进气总管23654庞剑：汽车NVH控制与轻量化带来的挑战251)进气系统NVH空滤器谐振腔四分之一波长管进气口噪声壳体的辐射噪声庞剑：汽车NVH控制与轻量化带来的挑战26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：消音器的设计波纹管/球连接的选择吊耳刚度。。。。。。1)排气系统NVH庞剑：汽车NVH控制与轻量化带来的挑战27•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•响应:车身灵敏度2.路面-悬挂-底盘的NVH源庞剑：汽车NVH控制与轻量化带来的挑战28•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,挡风玻璃的湍流产90km/h3.风激励噪声庞剑：汽车NVH控制与轻量化带来的挑战29一．NVH现象与基本问题二．噪声与振动源三．噪声与振动传递通道四．NVH的控制五．汽车声品质六．轻量化带来的NVH问题29目录庞剑：汽车NVH控制与轻量化带来的挑战结构传递途径structure-borne车内噪声500Hz1.车内噪声传递路径分析的基本概念空气传播途径air-borne车内噪声和振动往往是由多个激励，经由不同的传递路径抵达目标位置后叠加而成的。车内噪声总体上可分为结构声和空气声两种。庞剑：汽车NVH控制与轻量化带来的挑战2.结构噪声与空气噪声发动机和动力传动系统对车内噪声的辐射有两条途径：•空气声•结构声空气声的例子：打鼓结构声的例子：火车和铁轨庞剑：汽车NVH控制与轻量化带来的挑战•空气传播路径：轮胎/路面、进排气、发动机本体等噪声源通过空气传播路径传递到车内引起的噪声，简称为“空气声”。“空气声”主要通过声学包装技术来控制。3.空气声对车身的传递庞剑：汽车NVH控制与轻量化带来的挑战•结构传递路径：外界激励源直接激励或传递到车身，引起车体及壁板件振动,并与车内声腔耦合而产生的车内噪声，简称为“结构声”。“结构声”主要通过车身结构的模态匹配进行控制。4.结构声对车内的传递庞剑：汽车NVH控制与轻量化