汽車NVH性能評(píng)估技術(shù)：主觀評(píng)估全解析（一）

CAE部落

2017年5月15日 14:05

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1、汽車NVH性能的基本概念

NVH是客戶直接感受到的，通常指在某特定工況下對(duì)車子的主觀感覺，如抖動(dòng)和轟鳴噪聲。NVH特性是衡量汽車設(shè)計(jì)和制造質(zhì)量的一個(gè)綜合性能指標(biāo)。整車振動(dòng)噪聲也是國內(nèi)客戶買車時(shí)越來越關(guān)注的重點(diǎn)性能，更是自主品牌轎車要進(jìn)入國際先進(jìn)車輛行列從而打進(jìn)國際市場(chǎng)的關(guān)鍵指標(biāo)之一。

NVH是直接跟車輛的駕乘人員在下列各駕駛工況下對(duì)車內(nèi)外振動(dòng)噪聲的主觀感覺相關(guān)，簡(jiǎn)言之，就是對(duì)車輛的聽覺、觸覺和視覺。

發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火、熄火，起步和剎車時(shí)
怠速，緩、中、急加速及滑行時(shí)
在各種不同的勻駕駛速度下
發(fā)動(dòng)機(jī)低轉(zhuǎn)速高扭矩下

車內(nèi)NVH：主要是指汽車的駕乘人員在車內(nèi)對(duì)振動(dòng)噪聲的感覺

車外NVH：主要是指車輛的輻射噪聲，它由汽車通過噪聲試驗(yàn)確定

對(duì)振動(dòng)噪聲的識(shí)別：

對(duì)NVH研究：貫穿于新車的整個(gè)開發(fā)過程，現(xiàn)有車的改進(jìn)工作，及客戶車的估障診斷和估障排障

按NVH系統(tǒng)：車身NVH問題，底盤NVH問題，動(dòng)力系統(tǒng)，制動(dòng)系統(tǒng)，連接系統(tǒng)等

按NVH感受：駕乘人員聽到的噪聲，手腳觸摸到的振動(dòng)及來自座椅的振動(dòng)，看到的抖動(dòng)

按NVH源頭：動(dòng)力總成NVH，道路行駛NVH，空氣動(dòng)力NVH，通風(fēng)空調(diào)NVH，異響等

按NVH形式：聲，振動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)==〉麥克風(fēng)，加速度計(jì)，和轉(zhuǎn)速計(jì)等

按NVH分析法：主觀評(píng)價(jià)，客觀分析==〉聲振源，傳遞路徑，NVH受體==〉找出主要影響因素，改善激勵(lì)源振動(dòng)噪聲或控制激勵(lì)源向車內(nèi)的傳遞來解決問題。

對(duì)振動(dòng)噪聲的控制：

對(duì)振動(dòng)噪聲源的控制：改善產(chǎn)生振動(dòng)噪聲的零部件結(jié)構(gòu)，避免產(chǎn)生共振;改進(jìn)旋轉(zhuǎn)元件平衡；提高零部件加工精度和裝配質(zhì)量，減小相對(duì)運(yùn)動(dòng)元件間的沖擊與摩擦；改善氣體或液體流動(dòng)，避免形成渦流；改善車身結(jié)構(gòu)，提高剛度。

對(duì)振動(dòng)噪聲傳遞路徑的控制：對(duì)結(jié)構(gòu)振動(dòng)噪聲傳遞特性進(jìn)行改進(jìn)，使對(duì)振動(dòng)噪聲是衰減而不是放大；優(yōu)化發(fā)動(dòng)機(jī)懸置的設(shè)計(jì)，降低它向車身傳遞振動(dòng)；采用合適的阻尼材料和適合于旋轉(zhuǎn)軸的扭振減振器及針對(duì)線振動(dòng)的減振器。

分析和改進(jìn)車子結(jié)構(gòu)：特別是車身的密封，提高密封性能；各種吸音材料、隔音材料和隔音結(jié)構(gòu)的應(yīng)用，可以改善汽車內(nèi)部的NVH性能。

主觀感受：一輛車的NVH性能好壞，重要的標(biāo)準(zhǔn)也是最終指標(biāo)就是駕乘人員的反應(yīng)。但這種響應(yīng)很難用跟設(shè)計(jì)參數(shù)直接相關(guān)的工程術(shù)語來表述。更重要的就是開發(fā)出客觀的測(cè)量方法，把用戶的主觀反應(yīng)跟車輛的設(shè)計(jì)參數(shù)聯(lián)系起來。

客觀測(cè)量：現(xiàn)在已經(jīng)有各種各樣的或是在試車場(chǎng)道路上或在實(shí)驗(yàn)室的客觀測(cè)試方法，一個(gè)重要的方面是要開發(fā)和完備轎車性能客觀測(cè)試流程以及NVH設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。

NVH結(jié)構(gòu)傳遞的振動(dòng)和噪聲：結(jié)構(gòu)傳遞的振動(dòng)和噪聲主要來源于力的機(jī)械傳遞。動(dòng)力激勵(lì)結(jié)構(gòu)振動(dòng)，這振動(dòng)反過來像喇叭一樣產(chǎn)生聲音，比如，發(fā)動(dòng)機(jī)的不平衡力會(huì)通過懸置傳遞到車身，從而駕乘人員會(huì)感覺到來自發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)和噪聲，還有如排氣系統(tǒng)的振動(dòng)通過吊鉤傳遞到車身。結(jié)構(gòu)噪聲的控制主要通過隔振設(shè)計(jì)來達(dá)到的。

NVH空氣傳遞的噪聲和聲包裝：空氣噪聲直接從聲源通過空氣傳到人耳,主要表述作用在車身外圍的空氣壓力的擾動(dòng)而產(chǎn)生的噪音，空氣噪聲的控制主要是通過聲包裝(隔聲)的設(shè)計(jì)和空氣泄漏(密封)的控制來達(dá)到的。

結(jié)構(gòu)噪聲和空氣噪聲：

頻域內(nèi)，空氣傳遞的噪聲和結(jié)構(gòu)傳遞的噪聲比例（發(fā)動(dòng)機(jī)在3000rpm一個(gè)例子）。

Structure-borne：

動(dòng)力總成在懸置位子傳遞的振動(dòng)
排氣系統(tǒng)在吊掛位子傳遞的振動(dòng)
各車軸在連接置位子傳遞的振動(dòng)
底盤懸掛位子傳遞的振動(dòng)

Air-borne：

發(fā)動(dòng)機(jī)的輻射噪聲
發(fā)動(dòng)機(jī)上各種附件的輻射噪聲
發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣口噪聲和排氣口噪聲
進(jìn)氣和排氣系統(tǒng)殼體表面輻射噪聲
輪胎在路面上的輻射噪聲

汽車振動(dòng)噪聲的傳遞和控制：

NVH和聲品質(zhì)：好的聲品質(zhì)是通過平衡各種自然產(chǎn)生的噪音來實(shí)現(xiàn)的。好的聲品質(zhì)可以表明車子是在正常運(yùn)作并給人以愉悅的感受，聲品質(zhì)是客戶購買車輛的一個(gè)重要參數(shù)，對(duì)聲品質(zhì)的要求不是靜態(tài)的，它像時(shí)裝一樣會(huì)隨時(shí)間而變的。

NVH車身結(jié)構(gòu)和車身振動(dòng)模態(tài)：車身NVH主要是跟結(jié)構(gòu)共振模態(tài)相關(guān)。結(jié)構(gòu)振動(dòng)模態(tài)儲(chǔ)藏能量，由于共振而放大輸入的激振力產(chǎn)生NVH問題。從結(jié)構(gòu)的角度來講，就是如何設(shè)計(jì)出最佳共振參數(shù)的車身，以符合模態(tài)匹配及剛度分配。

NVH力及模態(tài)頻率匹配：在研究NVH問題時(shí)，對(duì)于車身而言，重要的是避免輸入載荷力的頻譜峰值與汽車車身的主要共振頻率對(duì)上號(hào)。不然，就會(huì)引起諸如車內(nèi)抖動(dòng)、轟鳴等一系列的振動(dòng)噪聲問題。

NVH效益和成本：NVH設(shè)計(jì)目的是為降低車輛上常發(fā)生的噪音和振動(dòng)。NVH設(shè)計(jì)常會(huì)增加設(shè)計(jì)和制造成本，這就要看客戶愿不愿意付這額外的錢來獲得好的振動(dòng)噪聲性能產(chǎn)品，這是一個(gè)需要平衡的過程。

NVH優(yōu)化設(shè)計(jì)和MCR成本核算：

NVH設(shè)計(jì)優(yōu)化可以降低車輛設(shè)計(jì)制作成本，“木桶原理”和“短板效應(yīng)”：

要想提高木桶的容量，就應(yīng)該設(shè)法找到并加高最短的那塊木板的高度，這就是優(yōu)化設(shè)計(jì)；
比最低的木板高出的部分是沒有意義的，高出越多，浪費(fèi)越大，設(shè)法找到并切掉最高的那塊木板的高度，這就是降成本的任務(wù)。

汽車噪聲的主要來源：主要有機(jī)械傳動(dòng)、電磁、空氣動(dòng)力三部分。

從結(jié)構(gòu)上可分為發(fā)動(dòng)機(jī)(燃燒噪聲等)，底盤噪聲(傳動(dòng)系噪聲、各部件的連接配合引起的噪聲等)，電器設(shè)備噪聲(冷卻風(fēng)扇噪聲、發(fā)電機(jī)噪聲、電子駐車制動(dòng)系統(tǒng)、燃油泵、轉(zhuǎn)向助力泵等)，車身噪聲(車身結(jié)構(gòu)、造型及附件的安裝不合理引起的噪聲及噪聲源通過各種聲學(xué)途徑傳入車內(nèi)的噪聲及汽車各部分振動(dòng)傳遞途徑激發(fā)車身板件的結(jié)構(gòu)振動(dòng)向駕駛室內(nèi)輻射的噪聲組成車內(nèi)噪聲)。

其中發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲占汽車噪聲50%以上，包括進(jìn)氣噪聲和本體噪聲(如發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)、配氣軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)氣、排氣門開關(guān)等引起的噪聲)。因此發(fā)動(dòng)機(jī)的減振、降噪成為汽車噪聲控制的關(guān)鍵點(diǎn)。

汽車在高速行駛時(shí)，輪胎也引起很大的噪聲。這是由于輪胎在路面運(yùn)動(dòng)時(shí)，位于花紋槽中的空氣被地面擠出與重新吸入過程所引起的泵氣聲，以及輪胎花紋與路面的撞擊聲。

現(xiàn)在，城市噪聲的75%來自交通，而交通噪聲主要就是汽車噪聲，它嚴(yán)重地污染著城市環(huán)境，對(duì)人們的生活、工作和健康也產(chǎn)生了日益嚴(yán)重的影響。噪聲的控制，不僅關(guān)系到乘坐舒適性、車的耐久性和安全性，而且還關(guān)系到環(huán)境保護(hù)。