汽车振动与噪声.ppt

汽车,NVH,介绍,1,NVH,现象与基本问题,噪声与振动源,NVH,传递通道,NVH,的响应与评估,NVH,试验,NVH,的,CAE,分析,NVH,开发,汽车声品质,2,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一,3,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。,4,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,NVH,:,N,oise,V,ibration and,H,arshness,什么是,NVH,？,5,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,6,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,7,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 speed,8,路面及动力系统,的振动,Road&P/T,Vibration,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 Quality,0 Hz,100 Hz,250 Hz,800 Hz,5000 Hz,NVH,与频率的关系,9,多通道分析,源,-,通道,-,接受体模型,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,10,NVH,现象与基本问题,噪声与振动源,NVH,传递通道,NVH,的响应与评估,NVH,试验,NVH,的,CAE,分析,NVH,开发,汽车声品质,11,源,:,动力系统,NVH,动力系统,Powertrain,Powertrain,Powerplant,Driveline,Exhaust,Intake,Mount,Engine,Transmission,动力总成,Powerplant,12,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,13,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,橡胶阻尼器,液压阻尼器,14,变速器啸叫,T.E.vs.Gear Noise,k(t),e(t),X,a,X,b,Gear 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,15,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,16,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,17,启动噪声,发动机缸盖,15CM,处,CM5_CB10,改进前,浪迪,_K14,五菱,_B12,CM5,_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,18,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,Balance Plane,传递轴系的,NVH,第一阶传递轴激励,传递齿轮啸叫,2,阶激励,19,r,O,A,B,1.,齿轮啮合,2.,轴的不平衡,3.,由十字连接引起的,2,阶激励,20,进气系统和排气系统的,NVH,排气系统,进气系统,Tailpipe,Orifice,歧管的设计与声品质,21,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,22,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,。,23,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,响应,:,车身灵敏度,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,其他,:,天线的涡流,挡风玻璃的湍流,90 km/h,25,NVH,现象与基本问题,噪声与振动源,NVH,传递通道,NVH,的响应与评估,NVH,试验,NVH,的,CAE,分析,NVH,开发,汽车声品质,26,NVH,通道的控制,结构声的传递通道,:,空气声的传递通道,:,27,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,28,振动通道的控制,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,振动通道控制的方法有,:,29,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,30,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,).,Floorpan,Roof,Package Tray,Wheelhouse,Dash,Oil Pan,Valve Cover,Doors,31,车身的设计影响到风激励噪声,车身的设计,:,减小风激励引起的噪声,32,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,33,NVH,现象与基本问题,噪声与振动源,NVH,传递通道,NVH,的响应与评估,NVH,试验,NVH,的,CAE,分析,NVH,开发,汽车声品质,34,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,35,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.,10m,10m,10m,10m,10m,10m,7.5m,7.5m,3m,50 m,麦克风,麦克风,A-A,B-B,36,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,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,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,37,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,Microphone,Accelerometer,38,NVH,现象与基本问题,噪声与振动源,NVH,传递通道,NVH,的响应与评估,NVH,试验,NVH,的,CAE,分析,NVH,开发,汽车声品质,39,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,40,振动试验,4 poster shaker,模态试验,锤子敲击,激振器激励,振动响应,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,41,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,42,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,43,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,44,NVH,现象与基本问题,噪声与振动源,NVH,传递通道,NVH,的响应与评估,NVH,试验,NVH,的,CAE,分析,NVH,开发,汽车声品质,45,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,46,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,47,NVH,现象与基本问题,噪声与振动源,NVH,传递通道,NVH,的响应与评估,NVH,试验,NVH,的,CAE,分析,NVH,开发,汽车声品质,48,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,49,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,50,NVH,现象与基本问题,噪声与振动源,NVH,传递通道,NVH,的响应与评估,NVH,试验,NVH,的,CAE,分析,NVH,开发,及目标体系,汽车声品质,51,声品质,Sound Quality:,主观评价,好听的声音,Nice Sound,不好听的声音,Bad Sound,声品质介绍,Introduction of Sound Quality,52,传统上,噪声控制就是降低声音的大小,仅考虑声级的大小和频率成分,八十年代后,在汽车界开始使用声品质,汽车的声音与发动机转速有关,汽车的声音与发动机发火阶次有关,声音的成分影响听觉,声音影响到顾客的满意度,部件的声品质,影响汽车的品牌,品牌的象征,汽车的,DNA,声品质,53,关门声品质,电器声品质,动力系统的声品质,三大声品质问题,好听的声音,安静,频率低,(,结实,),一次碰撞声,没有额外的噪声,不好听的声音,声音大,高频率,象铃的声音,多次碰撞声,嘁嘁喳喳,.,例子：关门声品质,54,动力系统声品质,乘用车：安静感受,跑车：运动感受,控制动力系统声品质的关键系统：,进气歧管和排气歧管的设计,进气系统设计,排气系统设计,动力系统的噪声源,发动机辐射噪声,进气口噪声,排气尾管噪声,传动系统的辐射噪声,结构噪声,动力系统声品质设计原则,阶次的平衡,避免高频噪声,消除共振,(,提高线性度,),半阶成分会增加运动感,55,谢谢,!,56,