汽车NVH特性中的振动噪声分析

汽车NVH介绍1.NVH现象与基本问题2.噪声与振动源3.NVH传递通道4.NVH的响应与评估5.NVH试验6.NVH的CAE分析7.NVH开发8.汽车声品质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。

什么是NVH？NVH : N oise, V ibration and H arshness⏹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 speedSpeed1030507090110130150Wind NVH Road NVHPowertrain NVHPowertrain NVH DominanceRoad NVH DominanceWind NVH Dominance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/T Sound风激励噪声Wind Noise 动力系统的声品质P/T Sound Quality0 Hz100 Hz250 Hz800 Hz5000 Hz NVH与频率的关系多通道分析源-通道-接受体模型⎛jP iF P ⎪⎭⎫⎝⎛jP P ⎪⎭⎫ ⎝P源通道源接受体源源源通道通道Interior Sound & VibrationNoise path 1Noise path 2Noise source 1Vibration source 1Noise source 2Noise source N ……Vibration source 2Vibration source N……Vibration path 1Vibration path 2Vibration path …Noise path …•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1.NVH现象与基本问题2.噪声与振动源3.NVH传递通道4.NVH的响应与评估5.NVH试验6.NVH的CAE分析7.NVH开发8.汽车声品质源: 动力系统NVH动力系统PowertrainPowertrainPowerplantDrivelineExhaustIntakeMountEngineTransmission动力总成Powerplant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024680.20.40.60.811.21.41.61.8R e s p o n s e @ I n e r t i a M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 1.橡胶阻尼器2.液压阻尼器变速器啸叫•T.E. vs. Gear NoiseX aX bGear 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01000020000300004000050000600000100200300400500600700Crank Angle (degrees)F o r c e M a g n i t u d e (N )MB1 Mag Excite MB1 Mag JOA MB2 Mag Excite MB2 Mag JOAMB3 Mag Excite MB3 Mag JOA MB4 Mag ExciteMB4 Mag JOA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传递轴系的NVH☐第一阶传递轴激励☐传递齿轮啸叫☐2阶激励r O AB 1. 齿轮啮合2. 轴的不平衡3. 由十字连接引起的2阶激励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23654进气系统NVH空滤器❑进气口噪声❑壳体的辐射噪声四分之一波长管谐振腔排气系统的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☐。

NVH试验室的噪声指标1. 介绍噪声、振动和刚度（NVH）试验室是一个专门用于测试和评估产品在噪声、振动和刚度方面性能的实验室。

在各个行业，如汽车、航空航天、电子设备等，NVH试验室起着至关重要的作用。

噪声指标是其中一个重要的评估指标，通过测量和分析噪声水平，可以评估产品的质量和性能，为产品改进和优化提供依据。

2. 噪声指标的定义噪声指标是用于描述和量化声音特性的参数。

在NVH试验室中，常用的噪声指标包括声压级（Sound Pressure Level，SPL）、声功率级（Sound Power Level，SWL）、声能级（Sound Energy Level，SEL）等。

这些指标可以帮助我们了解噪声的强度、频率分布和时域特性。

2.1 声压级（SPL）声压级是衡量噪声强度的指标，通常以分贝（dB）为单位表示。

它是通过测量声音的压力水平，并将其与参考值相比较得出的。

在NVH试验室中，我们可以使用声压级来描述产品在不同工况下的噪声水平，以及噪声源的位置和强度分布。

2.2 声功率级（SWL）声功率级是衡量噪声源产生的声功率的指标，也以分贝为单位表示。

它是通过测量噪声源周围的声压级，并根据声场理论计算得出的。

声功率级可以帮助我们评估噪声源的功率大小，从而确定其对整个系统噪声水平的贡献。

2.3 声能级（SEL）声能级是衡量噪声在一段时间内的能量平均值的指标，同样以分贝为单位表示。

它是通过对声音的能量进行积分计算得出的。

声能级可以帮助我们了解噪声的持续时间和能量分布，从而更好地评估其对人体健康和环境的影响。

3. 噪声指标的测试方法在NVH试验室中，我们使用各种测试方法来测量和评估噪声指标。

以下是一些常用的测试方法：3.1 声压级测试声压级测试是通过使用声压级计来测量噪声的压力水平。

测试时，我们将声压级计放置在感兴趣的位置，并记录下相应的声压级数值。

为了获得准确的结果，我们需要注意测试环境的背景噪声，并在测试时保持一致的工况条件。

整车NVH介绍（汽车资料汇编）——姜——一、 NVH定义NVH是指Noise(噪声),Vibration(振动)和Harshness(声振粗糙度),由于以上三者在汽车等机械振动中是同时出现且密不可分,因此常把它们放在一起进行研究。

声振粗糙度是指噪声和振动的品质，是描述人体对振动和噪声的主观感觉，不能直接用客观测量方法来度量。

由于声振粗糙描述的是振动和噪声使人不舒适的感觉，因此有人称Har shness为不平顺性。

又因为声振粗糙度经常用来描述冲击激励产生的使人极不舒适的瞬态响应，因此也有人称Harshness为冲击特性。

二、噪声的种类产生汽车噪声的主要因素是空气动力、机械传动、电磁三部分。

从结构上可分为发动机(即燃烧噪声),底盘噪声(即传动系噪声、各部件的连接配合引起的噪声),电器设备噪声(冷却风扇噪声、汽车发电机噪声),车身噪声(如车身结构、造型及附件的安装不合理引起的噪声及噪声源通过各种声学途径传入车内的噪声及汽车各部分振动传递途径激发车身板件的结构振动向驾驶室内辐射的噪声组成车内噪声。

)。

其中发动机噪声占汽车噪声的二分之一以上,包括进气噪声和本体噪声(如发动机振动,配气轴的转动,进、排气门开关等引起的噪声)。

因此发动机的减振、降噪成为汽车噪声控制的关键。

此外,汽车轮胎在高速行驶时,也会引起较大的噪声。

这是由于轮胎在地面流动时,位于花纹槽中的空气被地面挤出与重新吸入过程所引起的泵气声,以及轮胎花纹与路面的撞击声。

三、噪声的抑制1、改进噪声源噪声源抑制主要为发动机减震、进气噪声抑制、排气噪声抑制及传动系噪声抑制，即优化前消声器、主消声器及降低排气吊挂刚度；改进空气滤清器；采用小动不平衡量传动轴（在动力线校核后基础上）。

1.1、发动机减震减震垫布置原则：动力总成悬置布置主要分为三点式、四点式两种，KZ218系列车型动力总成悬置采用三点式布置。

动力总成质心理论上应布置在三角形重心上，并发动机悬置平面法线交点应在动力总成惯性主轴上方。

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轮胎花纹噪声
轮胎花纹噪声： 泵吸噪声：轮胎接地面前点将沟槽内空气排出，接地面后点将空 气吸入，胎面花纹和路面凹部内空气的不连续流动形成压力波。 花纹振动噪声：花纹与地面撞击时引起花纹振动产生的花纹振动 噪声。 空气柱共鸣噪声：空气进入花纹沟槽形成空气柱，当空气柱激励 频率与花纹槽固有频率共振时产生空气柱共鸣噪声。
花纹噪声 产生机理
喇叭效应噪声：轮胎与路面形成的楔形口放大轮胎噪声，形成喇 叭效应噪声。
轮胎泵吸噪声
轮胎NVH性能分析
轮胎花纹振动
空气柱共鸣和喇叭效应噪声
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轮胎花纹噪声
轮胎花纹类型：
（1）纵向花纹 以与轮胎转动方向一致的几条纵沟为主体。优点 ：导向性好，滚动阻力小，噪声低，可高速行驶，特别 是排水性能优秀，防侧滑性好。缺点：驱动及牵引力差 。 （2）横沟花纹 以与轮胎转动方向近似成直角的横沟为主体。优 点：驱动力、制动力和牵引力特别优秀，而且耐磨性能 极佳。缺点：胎噪大，不宜高速行驶，操纵性和排水性 较差。 （3）混合花纹 总和了纵沟和横沟型花纹，中部纵沟，两边横沟 。优点：兼顾横纵两类花纹优点。缺点：越野性差，易 产生磨耗不均现象。 （4）砌块花纹 花纹以块状规则排列，也称越野花纹。优点：附 着力大。缺点：磨耗大，振动大，噪声大，耗油量大。 （5）非对称花纹 左右花纹变化很大，不是轴对称或中心对称。优 点：可以防止车辆由于转弯过多引起轮胎外侧的迅速磨 耗，合理采用这种花纹可以降低轮胎花纹噪声。 （6）大羊角花纹 大羊角花纹又称大块状轮胎花纹。优点：制动和 操作性能良好，导向性能好。缺点：滚动阻力大，噪声 大。
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轮胎模态振型
轮胎二阶径向模态
轮胎三阶径向模态
轮胎一阶轴向模态
轮胎二阶轴向模态