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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☐。
第二章 电机机械振动噪声的控制与改善本章主要对永磁微电机机械振动噪声的形成原理进行分析,对现有控制改善方法进行总结,进一步对现有生产的门镜马达存在的问题进行分析并提出控制和改善的方案,且采用试验方法以论证改良后的效果.2.1微电机机械振动噪声的形成原理分析2.1.1振动分析:在微电机中,转子应有四个自由度,一是绕轴的旋转自由度,二是轴向存在的间隙,还有两个是轴承径向存在的间隙.其中后两个间隙很小,通常只有几个微米.但由于这些因素的存在,即使是只有几微米的间隙,也影响着马达的振动噪声.(1)在N 、S 两磁极下产生的电磁力∑=n i Ni F 1与∑=n i Si F 1作用下,电动机转子产生旋转运动,旋转部件的每个单位质点受离心力作用,均产生一下径向旋转力矢.如图2-1,这些力矢合成后,大部分被相互抵消,没有被抵消的力矢,折算到电动机轴承A 、B 二端,分别为A F 和B F .这两个旋转力矢,持续作用在转子的轴承部位,引起受迫振动.振动通过轴承、端盖和铁壳,影响到整个电机产生振动与噪音.NF A ' F B ' 图2-1转子振动示意图(2)在马达内,电枢在轴向有一定的活动空间即间隙d,如图2-2所示,当电枢在旋转时,如电枢在该间隙内来回窜动,则会对轴承形成撞击,再传递到铁壳和端盖向外发出振动噪声.当马达内的垫圈以及定位圈的表面不平整,垂直度差时,以及磁场中心线设计不当时均易造成电枢窜动.(3)对马达两端轴承内孔而言,与电枢轴配合有一定的间隙,电枢在高速旋转时,由于电枢本身必定有一定的失平衡存在,且由于转子所受各种不同的电磁径向力,转子与轴承一动一静,两者间产生摩擦甚至是碰撞,严重时出现混沌运动,表现为复杂的震动,加重马达噪声.轴承与轴间的间隙配合情形可分为两种,一种为同心度差形成了轴向倾斜, 如图2-3,另一种为径向的碰摩,如图2-4.(4)电刷片振动分析:当电刷在换向器上高速滑动时,由于换向器表面并不十分光滑,而且换向片间存在槽隙,换向片间也存在跳动,故造成电刷的径向振动而产生噪声.其中换向器的圆度和片间跳动是影响噪声的关键因素.图2-3 轴孔配合示意图一图2-4 轴孔配合示意图二2.1.2影响机械振动噪声的原因:(1)转子不平衡产生振动;(2)转子产生轴向窜动;(3)电刷变形及换向器表面有伤痕引致转子受力不均;电刷压力不适;(4)轴与轴承摩擦产生噪声;(5)机壳端盖轴承加工精度差,中孔同轴度超差;(6)部件共振;(7)润滑油的影响;(8)操作工装的影响.(9)操作工人素质的影响2.2机械振动噪声的抑制和改善措施:在当前,对永磁直流微电机的振动噪声研究的结果,参见文献[1]、[2]、[3]、 [4],一般来说主要是控制以下几个方面的因素.(1)通过动平衡工艺,消除转子上不平衡的质量,将其有害振动压制在一定范围内.(2)控制转子在磁钢的位置,应保证轴向磁推力(或拉力)合适,并防止转子轴向窜动.(3)保证电刷无变形.增加适当的避震胶在电刷片上.(4)控制机壳与端盖轴承同心度,应严格于0.02mm以下,表面光滑无毛刺.轴承与机壳的同轴度控制在0.05mm以内.(5)当在轴承压入机壳和湍盖时,采用一根尺寸精度高的硬质合金芯轴,先把轴承套在芯轴上,然后再压进机壳或端盖的轴承室中.组合后会有一个较理想的间隙,且轴承内圈较平整.(6)提高支承转子的机壳和端盖的倔强强度,如加厚机壳和端盖的壁等.(7)含油滑动轴承含油量为18%以上.(8)改善提高总装工具的工序能力.(9)加强提高操作工人的技术水平和品质意识.2.3门镜马达机械振动噪声的分析和采取的抑制改善方法对于本文作者所在的德昌公司生产的门镜马达而言,马达噪声是目前要改善的重要项目.一些型号噪声制程能力(capability)的不足,已极大地影响了客户信心和马的生产.因此,需专门针对门镜马达的振动噪声作进一步的分析探讨,提出抑制改善方法.2.3.1门镜马达振动噪声的分析探讨在现有生产的门镜马达中,一些型号的噪声制程不足,受到了客户的投诉.对生产的取样及客户投诉的样板进行比较分析发现,这些马达噪声包含多种情况.一是马达运转时声音太大,dB(A)值超过规格;二是异常的声音,虽然此时运转声不大, dB(A)值未超过规格,但引致人耳听时感觉马达运转时声音较差,即声品较差,其中一种异常的杂声主要是电枢在马达内来回窜动撞击轴承引起的.因此对于门镜马达的噪声主要可以划分为两种情况,一种是声音大,另一种是存在不纯的杂声.其中以第二种尤为严重.主要是要对第二种情况进行改善.2.3.2电枢失平衡的关键因素及改善控制方法:在现有的门镜马达电枢结构中,芯片为三辨.电枢的失平衡会造成马达在运转时轴与轴承内孔的摩擦加剧产生碰摩,进而产生噪声.由电枢结构性决定它主要影响着1倍频、3倍频等低频段的强度.要降低马达的噪声,就须控制电枢的失平衡量.比较发现,影响电枢失平衡的主要因素主要集中在以下几个因素中:a)冲芯片时芯片本身引致的失平衡;b)电枢绕线时的排线;c)加焊圆形压敏电阻时引致的失平衡.1)对芯片厚度不均影响的改善:现生产的门镜马达均采用0.5mm厚硅钢片材料,铁芯厚度为5.930.050.0+-mm.在芯片生产工艺中,采用的是高速冲床,每一片芯片相对位置是不变的.当来料厚度出现偏差时,一般是来料中间部份厚度均匀,两边变薄,存在一定坡度,厚度变化有一定的规律性.受这些因素的影响,冲芯叠加时铁芯同样会出现在某一方位上出现厚薄,从而引致铁芯失平衡.如采用扭片的工艺,则可将芯片中失平衡质点分散在不同圆周角上.如图2-5所示,将芯片相互之间转动一瓣,即120度,由此可使原来处于相同位置的失平衡质点相互之间错开120度空间位置,每3次则形成一周,相互抵消,在一定基础上使质心回归中心位置,在一定程序上减少铁芯的失衡量.图2-5 扭片平衡示意图在现有的生产中,对于整个电枢而言,如采取每一芯片相互之间转动120度,则需转动18次,那对生产的效率将有较大影响.为提高效率,生产中原本采用每次扭转2片,现有更改为采用每次扭4片.通过研究电枢的总芯片数与扭片次数的关系,以及抵消失平衡的原理,可发现如下的关系:表2-1由此可以看出,采用单次扭转1,2,3,6片时,最终未中和抵消的片数均为0片,而单次扭转为4片时,未中和抵消的片数达到2至4片,单次扭转为5片时,未中和抵消的片数达到3片.由此看来在同样的效果中,采用单次扭转6片时,生产效率最高.采用试验测量单次扭转2、4、6片时的失平衡数作比较:型号:10918马达; 失平衡量测试机:HOEMANN HP7实验时采用同一条芯片来料进行扭片，其中单次扭片2片和4片采用扭片机进行，由于没有6片扭片机，故采用人手扭片代替。
品质的要求也越来越高。
另一方面，由于国内汽车制造业的迅速发展，竞争的日益激烈，各汽车制造企业加大对汽车品质的研究，而ＮＶＨ已经成为评价汽车品质的最重要的技术指标。
国外各大汽车公司投巨资研究ＮＶＨ，可以说，ＮＶＨ问题已经关系到公司未来的成长。
在ＮＶＨ的特性中，振动与噪声是最为重要的两个指标。
汽车是一个由激励源（发动机、变速器、路况、轮胎等）、振动传递器（由悬挂系统和连接件组成）和噪声发射器（车身）组成的系统。
２ 振动噪声的研究振动噪声的来源主要有：⑴发动机振动噪声；⑵空气动力引起的振动噪声；⑶轮胎而引起的振动；⑷传动系统齿轮啮合冲击产生的振动噪声；⑸由于路面不平而产生的振动等等。
２．１ 发动机振动噪声及防治措施发动机是汽车的动力源，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。
借助于改进悬置、平衡技术以及使用声学隔离材料等技术来降低车身振动噪声［４］。
图１表示建立动力学模型来研究发动机悬置问题。
２．２ 空气动力引起的振动噪声汽车在行驶时，空气动力引起的振动噪声包括：空气通过门窗或孔道进入车内而引起的振动；气流和车身产生涡流而引起的振动以及外面的空气与车身摩擦而引起的振动噪声（图２所示气流在前窗和侧窗交接处空气涡流状态）；车身外表突出汽车ＮＶＨ特性中的振动噪声分析岳奎 合肥工业大学机械与汽车工程学院 ２３０００９１ 引言在研究汽车噪声与振动时，通常采用ＮＶＨ指标。
ＮＶＨ即是噪声（Ｎｏｉｓｅ）、振动（Ｖｉｂｒａｔｉｏｎ）和声振粗糙度（Ｈａｒｓｈｎｅｓｓ）三个英文单词首字母的简写［１］。
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。
噪声和振动不难理解。
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Ｈａｒｓｈｎｅｓｓ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［２］。
Internal Combustion Engine &Parts0引言从广义角度看，汽油发动机是借助汽油这一燃料介质，在汽车行驶中将燃料的内能转化为汽车的动能。
鉴于汽油燃料本身的粘性小、蒸发快等特点，选用这一燃料能通过汽油喷射技术系统进入气缸内部，然后经过处理使其处于一定的温度和压力水平，再通过火花塞技术组件点燃，这就使气体能够进行膨胀做工。
在汽车上搭载汽油发动机，主要原因是其具有相对简单的技术结构，且造价成本相对较低、实际运行状态稳定、维修操作便捷。
目前，汽油发动机已经广泛运用到多种现代设备中，如何妥善处理发动机运行中存在的振动、噪声问题已经成为人们关注的重点。
本文正是围绕这一点，进行具体成因的探讨和分析，并提出有效的解决方法。
1汽油发动机设备振动现象与噪声现象简述1.1振动现象与噪声现象的概念从振动现象来讲，是在技术状态下运动过程，也可以看作物体往复运动。
通常，人们将振动现象判定为消极的技术因素，主要是由于其会给机械设备内部的组件带来更大的磨损、疲劳，从而导致机械设备可用寿命缩短。
但是，振动也有一定的应用价值，如振动研磨加工技术、振动消除内应力技术、振动筛选加工技术等。
对于噪声而言，物理学中将其定义为物体在无规则运动中产生的声音，这些声音往往会给人们生活、学习、生产和工作带来不良影响，甚至会在人们接收重要声音或信息时带来干扰。
1.2汽油发动机振动现象与噪声现象的主观评价对于汽车驾驶者、使用者而言，汽车发动机产生的振动和噪声与使用者的主观认知具有一定相关性。
不同驾驶者在使用汽油发动机时，往往会对设备运行带来的振动和噪声具有不同的喜好程度。
例如，部分汽油发动机使用者更倾向于运动型交通工具，追求较为激烈的驾驶行为，这些使用者期望发动机能够在运行时产生较大轰鸣声。
同时，也有汽油发动机的使用者更倾向于安静的驾驶环境，这部分使用者则希望发动机能在驾驶中产生较小的声音。
1.3汽油发动机振动现象与噪声现象的客观评价在对发动机振动和噪声进行客观分析、评价时，应当注重以下几方面：汽车行驶中底板传来的声音、车椅给人体带来的振动、汽车方向盘给驾驶人带来的振动、能够传递给乘客或驾驶人的声音、座椅轨道部件振动等。
学术|制造研究ACADEMIC汽车C-EPS 转向管柱异响问题分析及优化方案的研究（1.江苏联合职业技术学院无锡交通分院，无锡 214171； 2.上汽大通汽车有限公司无锡分公司，无锡 214177）杨香莲1、吴传全1、付豪2摘要：某车型整车下线后，在测试某一工况时，发现电动助力转向管柱在运转过程中出现异响问题。
针对此异响，通过主观评价、台架复现及客观数据采集分析，结合CAE 受力分析，找出异响发生的根本原因，并制定了有效的改进优化方案消除异响。
最后随机挑选10台下线车辆进行主观评测验证，结果表明优化后的异响得到了明显改善，噪声值在可接受范围内，提升了驾驶舒适性。
关键词：C-EPS ；转向管柱；异响；台架；受力分析中图分类号：U463.4 文献标识码：A0 引言随着国民生活质量的提高，人们对汽车舒适性的追求及整车振动噪声控制的要求越来越高[1]。
汽车使用过程中产生的异响，已经成为越来越多用户抱怨的焦点。
因而对于异响的消除需要更加严格的控制。
管柱式电动助力转向系统（C-EPS）相对于液压助力转向系统（HPS），可以节油3%～5%，其节能性、电动化和低噪声的优势明显，综合操控性能更加优异[2]。
但是，电动助力转向系统内部集成的零部件数量较多，结构相对比较复杂。
尤其是管柱类的助力转向器，其工作机构位于驾驶室内，距离驾驶员较近[3]，在发生异响时更容易被驾驶员发觉，且异响发生时常常伴有方向盘上的手感振动冲击。
转向异响多为瞬态噪声，按照其产生类型分为3类：第一类为“嗡嗡”声（Buzz），主要是由于部件的共振引起的噪声；第二类为“吱吱”声（Squeak），主要由于连接部位摩擦接触或滑移产生的噪声；第三类为“咔哒”声（Rattle），主要是连接部位之间的冲击接触而产生的噪声。
其他类型的异响还包括电磁噪声、轴承噪声等。
对转向系统噪声进行有效控制，可以提升驾乘的舒适性，因此对转向系统异响的研究很有必要。
1 转向管柱异响问题概述1.1 问题描述转向管柱是转向轴、转向助力辅助装置、方向盘调节锁止机构和方向盘锁止机构的承载体[4]，同时担负着车辆碰撞时对驾驶员保护和能量吸收的作用。
第5期高晓进：金属夹心CFRP复合材料超声检测方法531参考文献[1]张锐, 陈以方, 付德永. 复合材料手动扫描超声特征成像检测[J].材料工程, 2003(4): 34-35.ZHANG Rui, CHENG Yifang, FU Deyong. Manual scan ultrasonic feature imaging testing of composite material[J]. Journal of Materials Engineering, 2003(4): 34-35.[2]葛邦, 杨涛, 高殿斌, 等. 复合材料无损检测技术研究进展[J]. 玻璃钢/复合材料, 2009(6): 67-71.GE Bang, YANG Tao, GAO Dianbin, et al. Advances of nondestructive testing of composite materials[J]. Fiber Reinforced Plastics/Composites, 2009(6): 67-71.[3]王耀先. 复合材料结构设计[M]. 北京: 化工工业出版社, 2011.W ANG Yaoxian. Structure design of composites[M]. Beijing: Chemical Industry Press, 2011.[4]彭金涛, 任天斌. 碳纤维增强树脂基复合材料的最新应用现状[J].中国胶粘剂, 2014, 23(8): 48-52.PENG Jintao, REN Tianbin. The latest application status of carbon fiber reinforced resin matrix composites[J]. China Adhesives, 2014, 23(8): 48-52.[5]李威, 郭权锋. 碳纤维复合材料在航天领域的应用[J]. 中国光学,2011, 4(3): 201-212.LI Wei, GUO Quanfeng. Application of carbon fiber composites to cosmonautic fields[J]. Chinese Journal of Optics, 2011,4(3): 201-212.[6]魏建义. 航空复合材料无损检测应用研究[J]. 现代制造技术与装备, 2016, (230): 82-83.WEI Jianyi. Research on nondestructive testing of aviationcomposite materials[J]. Modern Manufacturing Technology and Equipment, 2016, (230): 82-83.[7]沈建中, 林俊明. 现代复合材料的无损检测技术[M]. 北京: 国防工业出版社, 2016: 109-112.SHEN Jianzhong, LIN Junming. Nondestructive testing technology of modern composite materials[M]. Beijing: National Defense Industry Press, 2016: 109-112.[8]史亦韦. 超声检测[M]. 北京: 机械工业出版社, 2009: 85-88.SHI Yiwei. Ultrasonic testing[M]. Beijing: China Machine Press, 2009: 85-88.[9]徐浪, 潘勤学, 王超, 等. 碳纤维－铝多层结构胶接质量的超声检测[J]. 计测技术, 2015, 35(3): 34-35.XU Lang, PAN Qinxue, W ANG Chao, et al. Bonding test of carbon fibers by ultrasonic[J]. Metrology & Measurement Technology, 2015, 35(3): 34-35.[10]张祥林, 谢凯文, 姜迎春. 复合材料板-板粘接结构超声检测[J].无损探伤, 2011, 35(4): 18-21.ZHANG Xianglin, XIE Kaiwen, JIANG Yingchun. Ultrasonic testing of composite plate bonding structure[J]. Nondestructive Testing, 2011, 35(4): 18-21.[11]郑晖, 林树青. 超声检测[M]. 北京: 中国劳动社会保障出版社,2008: 32-35.ZHENG Hui, LIN Shuqing. Ultrasonic testing[M]. Beijing: China Labor Social Security Press, 2008: 32-35.[12]杜功焕, 朱哲民, 龚秀芬. 声学基础[M]. 南京: 南京大学出版社,2001: 131-140.DU Gonghuan, ZHU Zhemin, GONG Xiufen. AcousticFoundation[M]. Nanjing: Nanjing University Press, 2001: 131-140.《噪声与振动控制技术手册》已由化学工业出版社出版发行由中船第九设计研究院工程有限公司牵头，联合清华大学、北京市劳动保护科学研究所组织编写的《噪声与振动控制技术手册》（主编吕玉恒，副主编燕翔、魏志勇、邵斌、孙家麒、冯苗锋）已由化学工业出版社于2019年9月出版发行。
