整车性能集成开发族-NVH子族-车身NVH开发指南与典型案例分析——第三章三节车门声品质开发

86AUTO TIMENEW ENERGY AUTOMOBILE | 新能源汽车纯电车型整车性能集成探究1　引言随着物质文明进步，消费者对汽车的需求已由最初的运输和代步工具转变成了更高层次的要求。

除空间等基本需求外，消费者关注点逐渐转变到汽车内在性能好坏，如动力性、安全性、可靠性等。

汽车开发方式也顺理成章实现了由结构开发向性能开发为主导的转变。

汽车性能在整车开发过程扮演着越来越重要的角色，整车性能集成也尤为关键，它决定了整车最终呈现的状态。

而现今在越来越多纯电车型的涌现，纯电车型性能技术也应运而生。

因此，在纯电车型开发中，探究整车性能集成技术的应用尤为重要，它与传统燃油车型的要求不同，对纯电车型进行区别探究，可制定出更具适应性的开发方案。

2　整车性能集成技术概述汽车性能是指和整车产品有关的各项性能指标的综合体，是用户感知和判断产品优劣的重要参考，性能来源于用户的使用感受，是用户需求的直接体现。

汽车结构是汽车性能的载体，而汽车性能是汽车结构的表现。

纯电车型汽车性能与传统燃油车型汽车性能相比，有相同的部分，亦有不同的部分，新增性能属性有：充电显示及交互，纯电续航，充/放电性能、电池特性等，传统性能模块主要区别在于动力系统不同，对应的动力系统性能呈现不同，这是最大的区别。

当然，动力系统的不同也会影响到其他性能的设计，比如动力系统相关的冷却性能，采用的冷却设计方案不同，环保性能中排放，因为使用电池电机电控的使用，没有废气排放，故而在纯电项目是不适用，底盘和NVH 性能的呈现也有不同等等，具体下一节中会详述各部分的不同，见图1。

3　纯电车型整车性能集成技术内容纯电车型与传统燃油车型并未完全创新，有相同之处，也有差异化的属性，与传动能源车型有差异化属性包括：动力性能，驾驶性能，传动系统性能，空调，制动，NVH 性能等，新能源车型新增性能属性有：充电显示及交互，纯电续航，充/放电性能、电池特性等。

纯电车型整车性能集成分类如下表1。

关于车身NVH性能设计分析摘要:汽车NVH性能是汽车研发人员重点关注的性能指标。

为此,提出了汽车产品开发过程的车身 NVH 性能设计策略。

通过车身结构设计、阻尼设计、密封设计、阻隔设计、补强设计、吸声设计、隔声设计、低风噪设计方法实现 NVH 性能提升。

关键词车身结构; 噪声; 振动; 开发流程; NVH1 汽车NVH问题来源1.1 动力总成激励动力总成的振动噪声源来自热力过程的周期性和部分受力杆件的往复运动,可分为机械噪声、燃烧噪声、空气动力噪声。

机械噪声发生在运动部件上,在气缸压力和运动部件惯性力的作用下,运动部件产生冲击和振动而引起噪声;燃烧噪声发生在气缸中,燃烧气体产生的压力波冲击气缸壁,使得气缸产生振动辐射出噪声;空气动力噪声是发动机周期性进气和排气引起气体流动而产生的噪声,主要发生在进气口和排气口位置。

动力总成的振动通过发动机悬置、排气系统挂钩、进气系统支架传递到车身,引起车身振动,从而产生车内噪声。

1.2 路面激励汽车在路面上行驶时,轮胎与路面不断地局部挤压和释放,造成垂向激振力;在汽车行驶过程中轮胎与路面在接触面持续地滚挤、释放,造成纵向激振力。

1.3 风激励风噪声按风激励对象和变现形式不同来划分,可划分为风振噪声、脉动噪声、空腔噪声、气吸噪声。

高速气流作用在车身上后产生压力脉动,造成涡流扰动的脉动噪声;汽车行驶时打开天窗或侧窗玻璃时,在窗口位置气流涡流运动频率与车内声腔频率共振产生风振噪声;高速气流进入车身外部件之间的间隙空腔振荡进而产生空腔噪声。

2 汽车NVH开发流程汽车NVH开发流程主要分为:目标设定→目标分解→设计→性能验证→量产。

在目标设定阶段的工作主要是项目团队对目标市场的竞品车型进行 NVH 性能参数测试,制定整车 NVH 性能目标。

在目标分解阶段,项目团队对各个子系统进行目标设定,如对动力、悬架系统设定连接点的位移量,对车身系统设定模态、声灵敏度等。

通过各子系统的性能目标实现达到整车 NVH 性能目标要求。

整车NVH性能分析及优化研究近年来，随着汽车的不断发展与普及，消费者对驾驶舒适性的要求也越来越高。

而整车的NVH （Noise, Vibration, and Harshness）性能是影响驾驶舒适性的重要因素之一。

因此，如何进行整车NVH性能分析及优化研究，成为了当前汽车工业面临的一个重要课题。

整车NVH性能分析的基础是对NVH的三个构成要素进行深入了解。

其中噪音是指声音造成人类耳朵中非常不愉悦的刺激，振动是指物体的周期性或非周期性的运动，包括自由振动和强迫振动，而且通常是场景共振引起的。

调和性(Harshness) 是指任何严厉或刺耳的质感，通常来自电气或机械系统中的高频振动和噪声。

而整车NVH性能则是指汽车在行驶过程中所产生的噪音、振动和严厉感。

为了针对整车NVH性能问题进行分析，必须首先对NVH产生的原理进行深入了解。

从噪声角度而言，汽车噪声的主要来源是发动机和排气系统、轮胎与路面的接触、风阻、发动机舱、空调风扇等各种设备系统，而针对这些噪声的降噪措施通常包括隔音措施、吸声措施和降噪措施等。

从振动角度而言，汽车的主要振动源是发动机、传动系统、底盘和车身等部分，因此对应的降振措施则通常包括强化接头间的减振和隔振装置等。

同时，消除汽车中的严厉感通常则是通过消除有害的噪声和振动源来达到的。

在进行整车NVH性能优化研究时，通常的方法是进行模型预测和试验研究。

模型预测主要通过CAD/CAM软件模拟汽车运行过程中的噪声、振动和严厉感，从而预测整车NVH性能情况。

而试验研究则是通过在实际汽车行驶过程中进行测量和分析，以验证模型预测的准确性，从而得出更加准确的优化结论。

综合以上分析，进行整车NVH性能分析及优化研究的关键在于准确理解NVH的构成要素及其产生的原理。

针对性地进行降噪、降振和消除严厉感的措施，也是关键的优化手段。

通过采用精细的软件预测和实际研究结合的方法，能够实现整车NVH性能的有效优化，有效提高汽车的驾驶舒适性和市场竞争力。

M anage汽车工业研究·季刊2020年第2期汽车性能开发及整车性能集成与管控▶◀……………………………………………………………………………程源引言随着汽车行业的日益发展和汽车技术的日渐提升，广大消费者已经不再满足汽车的功能性需求，汽车的性能也越来越受到消费者的重视。

因此，在汽车开发的过程中，如何开发出能够满足消费者对汽车性能需求的产品，也越来越受到汽车厂家的关注[1][2]。

汽车性能开发作为汽车产品开发过程中的一项重要开发内容，已经日益受到国内外汽车厂家的重视。

汽车性能及性能开发简介1.1汽车性能及性能开发概念在汽车设计开发过程中，不仅要考虑汽车的物理结构设计，而且更要考虑汽车结构所应具有的满足消费者需求的内在特性，这些特性称之为汽车性能。

具体来说，汽车性能是指，汽车能适应各种使用条件、满足消费者使用需求及社会环境需求的能力。

汽车性能开发是指，在汽车产品开发过程中，同时满足消费者对汽车性能需求的开发过程。

1.2汽车性能开发内容按照汽车性能分类，汽车性能开发主要包括以下18个属性的开发：噪声振动性能、行驶舒适性、操纵稳定性、转向性能、制动性能、动力性能、经济性能、驾驶性能、热管理性能、车内环境舒适性能、安全性能、耐久可靠性能、环保性能、信息娱乐性能、人机操作性能、灯光性能、电磁兼容性能、精细化性能。

1.3汽车性能开发过程汽车性能开发主要可分为：性能开发策略制定、性能目标设定和分解、性能虚拟验证及优化、实车性能验证及优化、整车性能最终验收，这五大过程。

并且遵循着：整车到系统到零部件的目标设定和分解，零部件到系统到整车的集成验证和优化的开发思路和过程。

汽车性能开发过程流程图，如图1所示。

整车性能集成和管控简介2.1整车性能集成和管控概念整车性能集成和管控是指，在汽车项目开发过程中，通过性能集成的思路和方法对整车的相关性能进行管控，确保在整个项目开发过程中，整车性能的开发能够得到有效控制。

汽车产品研发过程中整车NVH性能的设计与控制流程_CAE_产品创新数字化(PLM)1、引言在汽车产品研发过程中,通常将汽车的性能分解为许多功能。

如果这些功能达到了设计要求，整车的性能就能达到所期望的目标。

汽车的NVH性能是汽车产品各主要性能中重要的性能指标之一。

世界各大跨国汽车公司均在汽车研发流程的各个阶段，将汽车的NVH性能等同于安全性、燃油经济性和排放等性能，进行设计和控制。

在世界著名的汽车质量评估机构J. D. Power 评估汽车质量性能指标中有近三分之一的质量指标与汽车的NVH直接相关。

随着我国汽车产业的跨越式发展，汽车的大众化和普及，中国汽车顾客群的成熟，人们对作为顾客可直接感受的汽车的NVH性能的要求将越来越高。

由于汽车技术的不断进步，各级供应商与整车厂的日益紧密合作，不同品牌汽车的使用性能和安全性之间的差别日趋缩小。

而汽车的NVH性能常常成为区分汽车品牌好坏的重要指标之一。

国内有一些新研发的汽车，由于汽车NVH性能达不到顾客的满意度而停产和延迟上市的事情经常发生。

因此，国内各汽车厂商开始重视提高NVH性能，并用它来展现汽车品牌的特点；同时，作为汽车品牌子的卖点之一。

在国内，近几年，各大汽车公司投入了大量资金和人员从事汽车NVH的研究，以解决目前上市汽车的NVH问题。

但是，由于在汽车产品研发过程中对NVH性能的关注不够，也可以说，在汽车产品开发过程中没有将NVH性能作为一个性能指标（等同于汽车排放和汽车安全基本性能）来设计开发，使得汽车上市后，汽车NVH性能出现许多问题。

整车厂的NVH试验与开发部门主要精力在于应急处理现生产产品中NVH问题的解决。

如何从根本上解决汽车NVH问题，必需从汽车产品规划、产品设计、试制和批量生产各阶段将汽车NVH性能作为等同于排放与安全指标来考虑，将汽车NVH设计纳入汽车产品设计的流程。

2、汽车NVH研发流程汽车的研发过程大致可分为规划（前期）阶段、设计阶段、试制开发阶段、试生产阶段和批量生产阶段。

乘用车NVH 介绍♦1.概述目的：熟悉、理解NVH所要求的关键概念主观感觉：最重要的是顾客感觉*用工程术语表示顾客反映的参数是困难的*与主观反映和设计参数两者相关的客观测量客观测量：已开发出各种客观测量并且要求越来越多客观测量的重要特征常用于频域NVH和频域：大多数情况下，NVH问题由噪声和振动组成*按照它的频率和重复率理解成等价的平稳正弦分量*基于这种技术的方法叫频域方法主观的NVH问题：NVH设计目标主要是避免在汽车设计中频繁重复的问题。

♦NVH 问题分类：*运行状态（急速、急加速、匀速…….）*主观感觉（轰鸣声、抖动……..）*客观测量（声压、粒子速度、加速度…….）*频率范围*源（动力传动系、路面、风…….）♦结构振动和噪声：结构噪声是由机械传递的力引起的，如发动机悬置♦空气噪声和隔声：作用在车身外部的空气压力的扰动产生的噪声；空气噪声主要用隔声和密封来控制。

♦声质量和NVH：声质量由平衡自然出现的各种形式噪声来实现♦车身振动模态：车身的NVH 主要关心结构共振模态；*共振模态储存并放大输入力♦力和模态频率排列：要点是传到车身的输入力和输入力频谱的峰值不要对准重要的车身模态♦车身结构和NVH：从结构观点看，关键是如何设计具有最好共振参数的车身♦2.NVH 和频率♦频域：任何运动都可用正弦运动的和来表示;♦正弦波可用振幅和频率描述：*基频—音调*谐波*时域和频域的表示∑∞ΩΩ=1n t)bnsinn t Cosn a )(＝＋（。

＋an t f♦为什麽用频域：*最常见的NVH问题出现在特殊频率范围内；*传到车身的NVH输入力最容易在频域分类或诊断*车身的共振最容易用频响函数说明，且共振出现在特殊频率上；*噪声和振动的谐波响应用频率术语最容易理解和分析♦常见的NVH问题的频谱：NVH问题的分类：*结构声与空气声*频率范围*源（动力传动系、路面、风……）结构声NVH——通过悬置等的机械传递颤抖10几Hz——25Hz轰鸣声25Hz——350Hz路面噪声100Hz——400Hz齿轮的呜呜声和咔嗒声300Hz——640Hz……………………………………………空气声——作用在车身上空气压力扰动的噪声进气噪声80Hz——320Hz排气噪声80Hz——1280Hz前端附件噪声320Hz——2000Hz发动机辐射噪声320Hz——2000Hz齿轮鸣声160Hz——350Hz风噪声640Hz——2000Hz♦3.人体对振动和噪声的响应♦概述一般测量和主观打分的关系：*任何NVH的客观测量要与感觉相对应。

整车NVH性能开发中的CAE技术综述一、本文概述随着汽车工业的飞速发展，消费者对汽车品质的要求日益提高，整车的NVH（Noise, Vibration, and Harshness，即噪声、振动与声振粗糙度）性能已成为评价汽车品质的重要指标。

为了满足市场的需求和提升产品竞争力，整车NVH性能开发显得尤为关键。

在这个过程中，计算机辅助工程（CAE）技术以其高效、精准的特点，成为了NVH性能开发中不可或缺的工具。

本文旨在对整车NVH性能开发中的CAE技术进行全面综述。

我们将对NVH性能的重要性和影响因素进行简要介绍，以便更好地理解CAE技术在NVH性能开发中的应用背景。

接着，我们将重点分析CAE 技术在整车NVH性能开发中的应用现状，包括其在噪声控制、振动分析和声振粗糙度优化等方面的具体应用。

我们还将探讨CAE技术在NVH性能开发中的优势和局限性，以及未来可能的发展方向。

通过本文的综述，我们期望能够为从事整车NVH性能开发的工程师和研究人员提供有益的参考和启示，推动CAE技术在整车NVH性能开发中的进一步应用和发展。

二、NVH性能开发概述NVH（Noise, Vibration, and Harshness）性能是评价汽车乘坐舒适性的重要指标，涵盖了车内噪音、振动以及冲击等感觉。

随着消费者对汽车舒适性要求的日益提高，NVH性能的开发和优化在整车开发中占据了越来越重要的地位。

NVH性能开发不仅涉及到车辆设计、制造、试验等多个环节，还涵盖了声学、振动理论、材料科学等多个学科领域。

在整车NVH性能开发中，CAE（Computer-Aided Engineering）技术以其高效、精确的特点，成为了不可或缺的工具。

CAE技术可以对车辆的NVH性能进行仿真分析和预测，帮助工程师在车辆设计阶段就发现并解决潜在的NVH问题，避免了后期物理样车试验的繁琐和高昂成本。

同时，CAE技术还可以对不同的设计方案进行快速比较和优化，提高了整车的NVH性能开发效率。

车身结构模态分析作者：王子剑文章来源：江西昌河汽车股份有限公司点击数：100 更新时间：2008-8-5对白车身结构的灵敏度的分析是进行结构动力学修改的有效方法，不仅提高了优化设计的效率，而且减少了设计变更的盲目性和设计成本。

为整车的结构设计和优化设计提供了明确的指导方向。

有限单元法的实质是把具有无限多个自由度的弹性连续体，理想化为只有有限个自由度的单元集合体，使问题简化为适合于数值解法的结构型问题。

因此，只要研究并确定有限大小单元的力学特性，就可以根据结构分析的方法求解，使问题得到简化。

有限元法以离散、逼近的灵活算法，广泛地应用于车身结构动力学分析。

随着电子计算机功能提高、使用普及和通用性较强的商业化软件的大量应用，有限元法已经成为一种常用的车身结构动力学分析方法。

为了在汽车结构中避免共振，降低噪声，确保安全可靠、提高行驶平顺性，可通过有限元法计算结构振动的固有频率及其相应的振型，即模态分析。

模态分析在汽车车身设计中的应用1.模态分析的重要性汽车车身结构本身是一个无限多自由度的振动系统，在外界的时变激励作用下将产生振动。

当外界激振频率与系统固有频率接近时，将产生共振。

共振不仅使汽车乘员感到不舒服，带来噪声和部件的早期疲劳损坏，还会破坏车身表面的保护层和车身的密封性，从而削弱了汽车车身结构抗腐蚀性能。

车身作为一个多自由度的弹性系统，其固有振动频率也就相应表现为无限多的固有模态，其低阶模态振型多为整体振型，如整体扭转、弯曲振型，高阶模态振型多为一些局部共振振型，如地板振型、车顶振型和侧围外板振型等。

有时，由于车身的局部刚度低，也有一些局部振型在低频范围出现，或与整车振型同时出现。

合理的车身模态分布对提高整车的可靠性和NVH性能等有着十分重要的意义。

2.应用现状汽车模态分析目前划分为几个层次：零部件模态、白车身模态、Trimmed Body 模态和整车模态（含发动机）。

随着这些层次的逐步提高，分析涵盖的范围越来越大，复杂程度和困难度也越来越大，分析成本也在逐渐提高。

什么是汽车的性能什么是汽车的性能汽车性能定义假如我们买了一辆车我们首先是买了一辆实实在在的车，造型色彩动力性经济性是看得见摸得着的车也购买了汽车应具有的社会责任与义务……安全性功能配置可靠耐久性舒适性环保、排放、EMC 是看得见摸得着的车。

与此同时也购买了汽车赏心悦目的外形与内部装饰也购买了汽车带给我们的快感，同时也感受到消费的压力也购买了汽车带给我们的安全感也购买了汽车带给我们的舒适与欢乐3由此我们在进行汽车设计开发时，不仅仅要考虑汽车物理结构的设计，更重要的要考虑汽车结构所应具有的满足顾客需求的内在特性，这些特性，我们称之为汽车性能，准确的说，汽车性能是指汽车能适应各种使用条件、满足顾客使用需求及社会环境需求的能力《Q/FT A174-2009结构是性能的载体性能是结构的灵魂驱动力产品发展趋势低污染工程化的难度减重法规要求消费者的期望低油耗（经济性）低排放低噪声优越的性能精细化的产品低价格，时尚灵活的声学包超强的动力性能传动系统操作方便产品“结构”简单（傻瓜版）生产竞争压力研发周期短低成本操控灵活（一键操作）产品更新快更多的储备产品2、汽车NVH现象NVH基本概念N—Noise（噪声）主要为20‐5000Hz范围，使人感觉不舒适的任何声音，可以用频率、幅度和品质来描述。

V—Vibration(振动）主要为1‐50Hz范围使人体感觉不舒适的任何运动，用频率、振幅、方向描述。

H—Hashness（声振耦合造成的不舒适感）由于振动噪声耦合造成的使人感觉粗糙、刺耳与不和谐的一种现象。

NVH本身不是一个专业方向，它是依托于汽车、飞机等交通工具的基于信号处理、力学理论和控制论方法的综合学科。

主要研究人们在享受该类工具便利的同时具有较高的舒适性。

目前NVH技术已经扩展至其他工业产品领域。

阶谐（周期）猝发信号冲击信号稳定信号随机信号启动、停车怠速定置加速（急、缓）匀速Passby （通过）Booming （轰鸣）隆隆声颤音雷鸣音鸣叫（齿轮）动力总成进排气道路风扇增压器轮胎风噪整车振动特性描述与噪声的状态基本相同，只是主观感觉上有些差异附件异响（干涉、变形）E 3、汽车的NVH 控制原理技术与方法T A C T I L 触觉V I S U A L 视觉动力总成系统方向盘抖振座椅振动车轮和轮胎的不平衡27Input 激励环境激励源：气流、环境噪声…路面A C O U S T I C听觉Output 响应System （车身+底盘）车身后视镜振动车内噪声输入者（源）X 系统（路径）= 输出者（接受者）汽车整车主要频率分布•在低频时，结构声的比例较大•在中频时，空气声的比例较大29车内噪声400 Hz32，值越大，ST无论取怎样的值，所有曲线都经过S、T顶棚内侧前侧围门的处理后侧板处理后柱吸隔音材料应用动力仓盖内侧防火墙仪表板处理行李箱处理后备箱处理压力变化敏感空腔的阻尼后排座轮罩外降噪材料要转换成应用在整个车身的零部件，标配化外侧后备箱底部轮罩外侧处理与后备箱隔板上地毯防火墙地毯内侧地毯之底层侧处理隔热防磨损阻尼阻尼材料隔音材料吸音材料隔吸音材料降噪材料要转换成应用在整个车身的零部件，标配化翼子板减振降噪引擎盖吸音隔音防火墙隔音隔热车门吸音隔音减振车顶吸音隔音隔热全车地板吸音隔音减振后轮翼子板减振降噪后备箱内吸音隔音减振后备箱盖隔音减振结构声与空气声的隔离方法差异：空气声声压结构声振动复合吸隔音结构：⏹隔离悬置⏹抑制阻尼⏹隔离密封（隔音）⏹抑制消音器或谐振腔采用重力层（隔音）与轻载层（吸音）复合可以取得良好的相处结构与空气声重力层⏹吸收动力吸振器⏹吸收吸音海绵金属层（车身）空气滤清进气管、进气歧管三元催化器（压气机、中冷器）涡轮增压器一级消音器空气滤清器二级消音器尾喉催化器柔性管催化器Y 型管热端前置消音器后置消音器冷端尾管挂钩中间连接管进气噪声产生机理周期性压力脉动噪声、涡流噪声、气缸的玄姆霍兹共振噪声和进气管的气柱共振噪声气管的气柱共振噪声。