汽车减振降噪的不同阻尼材料
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科技成果——高性能阻尼材料成果简介阻尼材料是一类主要应用于控制振动、降低噪音的材料。
在日本,阻尼减振材料的使用始于二十世纪五十年代初,此前此方面的研究开发已盛行于欧洲,主要用于设备如:防止航空飞机的振动、潜水艇螺旋桨声音的泄露等。
近年来,随着我国经济水平的发展,人们对生活环境舒适性的要求越来越高,用于减振降噪的阻尼材料的研究开发也越来越受到社会各界的关注,应用市场正逐渐被打开。
所属领域材料技术要点项目针对已经开发的材料在耐久性、温度依赖性、生产成本上所发现的问题,找到了可以大量提供的、价格比较低廉的且与高分子可以形成较强氢键相互作用的添加剂,解决了高成本和耐久性等问题。
项目属于国家863计划项目,2005年7月通过国家863办公室组织的验收,验收成绩优秀。
课题受到了本田汽车、住友橡胶、东海橡胶的关注,部分科研成果已经实现了出口。
主要技术指标高阻尼型:材料本身的损耗因子Tanδ>4;宽温型:Tanδ>1的温度范围为50度以上。
技术水平阻尼性能超过目前的国际先进水平一倍以上。
应用前景阻尼减振技术可分为以下四个方面:防震、减振、吸音、隔音,其主要应用领域包括:1、汽车车身(地板、门、环、嵌板)发动机(前罩、喷油枪、物品柜盖)其它(变压器、闸盖、后板)2、OA机器复印机、计算机、印刷机、自动收银机3、电气、电子产品家用电器、磁盘、缝纫机、自动售货机、扬声器机架4、半导体、精密仪器半导体制造装置(减振台微振动衰减)、电子显微镜用减振台、三次元精密测定装置用减振台5、船舶、潜艇发动机腔、空调室、减振室6、建筑免震隔离器衰减机构、防风、地震用减振阻尼知识产权及项目获奖情况具有核心技术,自主知识产权。
应用案例技术成果转让4项:株式会社本田技术研究所:氢键利用的汽车用高阻尼材料的研究。
住友橡胶工业株式会社:能控制特定范围的阻尼特性的高分子/小分子组成的有机杂化系的研究。
东海橡胶工业株式会社:高性能制振材料的研发。
沥青型阻尼材料沥青型阻尼材料的研究进展沥青型阻尼材料的基本配方是以沥青为基材,并配入大量无机填料混合而成,需要时再加入适量的塑料、树脂和橡胶等。
沥青本身是一种具有中等阻尼值的材料。
支配阻尼材料阻尼性能的另一个因素是填料的种类和数量。
在沥青和填料的界面上因摩擦而产生的能耗,在振动的衰减中起着主要的作用蛭石是一种层状结构的含镁的水铝硅酸盐次生矿物质,其一般由绿泥石、水云母和粘土矿物之类晶格层状矿物组成,在自然状态下具有类似云母的尺寸和形状。
经高温焙烧后的蛭石,其体积能迅速膨胀数倍至数10 倍,具有细小的空气间隔层,因而是一种优良的保温、隔热、吸音、隔声材料[5~7 ] 。
以蛭石为阻尼剂,SBS、硅烷偶联剂(WD250) 等为改性剂制备了沥青型阻尼材料。
结合正交试验法研究了主要影响因素(SBS、蛭石) 对阻尼性能的影响,并进行了实际降噪模拟测试。
结果表明,随SBS 用量的增加,材料的损耗因子呈下降趋势;随蛭石用量的增加,损耗因子呈先降低后增加的趋势;当WD250 、蛭石、SBS 的量分别为512 %、1310 %、510 %时,制备的阻尼材料性能最佳,降噪率高达2611 %。
Bs隔震垫的构造由三部分组成(图1),即中心胎为一层或数层石棉布(或麻布),其上下涂以沥青混台料,其外用塑料薄膜封闭,厚3—7tam。
可制成圆形、正方形或长方形。
根据隔震应用需要、受力大小、容许侧向位移和隔震要求等因素,确定其厚度、层数和面积。
其沥青混合料,也可根据隔震阻尼要求、力学性能要求、耐久性能要求和价格控制限度综合确定,一般由下列组份配成:沥青、滑石粉、废橡胶粉和其他多种化学添加剂等。
Bs垫主要用于刚性建筑的基础隔震、隔声和释放温度应力。
它的隔震机理可从以下三方面来说明:①因为舾垫的弹性模量比原结构大大降低,侧向刚度减少,而使基础约束放松.这可使建筑自振周期延长而减小地震响应;②Bs垫的阻尼比很大,一般可达O.25~0.加,为铜掘凝土结构的教倍,这可大大削减反应谱峰值(图2);③Bs垫在地震时,将大量地震动能通过阻尼而转变为热能,使沥青制品发热而软化,其弹性模量和侧向刚度随之下降,使建筑自振周期进一步延长,地震响应迸一步衰碱,使其形成良性循环.而起到更可靠的隔震效果。
阻尼脂的功能
阻尼脂是一种具有减震、减振、消声等功能的材料,主要应用于以下领域:
1. 减震防护:阻尼脂可以在物体受到冲击力或振动时吸收和分散能量,减少或消除冲击和振动对物体的损伤。
因此,它常被用于减震器、缓冲材料、防振垫等产品中,以保护机械设备、电子产品或建筑结构不受振动或冲击的影响。
2. 消声降噪:阻尼脂具有吸声效果,能够有效减少声波的传播和反射,降低噪音水平。
它常被用于汽车内部隔音材料、电子产品的降噪处理、建筑隔音等领域,以提供更好的声学环境。
3. 控制振动:阻尼脂可以用于控制机械设备、建筑结构等的振动,以确保其正常运行。
它可以减少共振现象的发生,提高系统的稳定性和可靠性。
4. 增加稳定性:阻尼脂可以提供结构的稳定性,降低结构在受力或受振动时的变形和位移。
因此,它常用于增强建筑结构的稳定性和抗震能力。
需要注意的是,阻尼脂的功能和应用还具有很大的多样性,根据具体的材料配方和设计需求,其功能和应用可能会有所不同。
常用材料阻尼首先,金属材料是常用的阻尼材料之一。
金属材料通常具有较高的密度和强度,能够有效地吸收振动能量。
例如,铝合金、钢材等金属材料在航空航天、汽车制造、机械制造等领域得到广泛应用。
金属材料的阻尼效果主要通过内部晶界、晶粒、位错等结构缺陷来实现,具有较好的稳定性和耐久性。
但是,金属材料的密度较大,会增加结构的负荷,同时在高温、腐蚀等恶劣环境下容易发生变形和疲劳,因此在一些特殊情况下需要考虑其他材料的替代方案。
其次,聚合物材料也是常用的阻尼材料之一。
聚合物材料具有较轻的密度、良好的柔韧性和耐腐蚀性,能够有效地减小结构的振动和噪音。
例如,橡胶、塑料等聚合物材料在汽车减震、建筑隔音、电子产品防震等领域有着广泛的应用。
聚合物材料的阻尼效果主要通过分子链摩擦、形变能量耗散等机制来实现,具有良好的吸振性能和成型加工性能。
但是,聚合物材料的温度稳定性和耐磨性较差,容易发生老化和破损,需要在设计和选材过程中进行综合考虑。
此外,复合材料在材料阻尼领域也展现出了广阔的应用前景。
复合材料由两种或两种以上的材料组成,具有综合性能优异、结构轻量化、设计自由度大等特点。
例如,碳纤维复合材料、玻璃纤维复合材料等在航空航天、船舶制造、体育器材等领域得到了广泛的应用。
复合材料的阻尼效果主要通过纤维层间的滑移、界面的摩擦等机制来实现,具有较好的抗冲击性和疲劳性能。
但是,复合材料的制造工艺复杂、成本较高,同时在设计和使用过程中需要考虑其界面粘结、层间剥离等问题。
综上所述,常用材料阻尼在工程设计和制造中具有重要的应用价值。
金属材料、聚合物材料、复合材料等材料在材料阻尼领域各具特点,能够满足不同工程领域的需求。
随着科学技术的不断进步,新型材料阻尼技术和材料将不断涌现,为工程结构的安全稳定提供更多的选择和可能。
因此,在工程设计和制造过程中,需要充分考虑材料阻尼的特性和应用,选择合适的材料和工艺,为工程结构的优化设计和性能提升提供有力支持。
减震垫用什么材料好减震垫是一种用于减轻震动和冲击的材料,广泛应用于汽车、机械设备、建筑物等领域。
选择合适的材料对于减震垫的性能和效果至关重要。
那么,减震垫用什么材料好呢?以下是一些常见的减震垫材料及其特点,供大家参考选择。
首先,橡胶是一种常见的减震垫材料。
橡胶具有良好的弹性和耐磨性,能够有效吸收震动和冲击力,具有较好的减震效果。
此外,橡胶材料还具有较好的耐候性和化学稳定性,适用于各种环境条件下的使用。
因此,在汽车、机械设备等领域,橡胶减震垫被广泛应用。
其次,聚氨酯是另一种常用的减震垫材料。
聚氨酯具有较好的弹性和耐磨性,能够有效减少震动和噪音,提高设备的稳定性和舒适性。
与橡胶相比,聚氨酯材料的耐磨性和耐油性更好,适用于一些特殊环境下的使用。
因此,在一些对耐磨性要求较高的场合,聚氨酯减震垫也是一个不错的选择。
此外,硅胶也是一种常见的减震垫材料。
硅胶具有优异的耐高温性能和化学稳定性,能够在较高温度下保持稳定的性能,不易老化和变形。
因此,在一些高温环境下的使用,硅胶减震垫是一个理想的选择。
同时,硅胶材料还具有较好的绝缘性能和耐候性,适用于一些特殊的工业设备和电子产品中的减震应用。
最后,泡沫塑料也是一种常用的减震垫材料。
泡沫塑料具有轻质、柔软、隔热、隔音等特点,能够有效减少震动和噪音,提高设备的稳定性和舒适性。
与其他材料相比,泡沫塑料的成本更低,适用于一些对成本要求较高的场合。
因此,在家用电器、家具等领域,泡沫塑料减震垫也得到了广泛的应用。
综上所述,减震垫的材料选择应根据具体的使用环境和要求来进行,橡胶、聚氨酯、硅胶和泡沫塑料都是常见的减震垫材料,具有各自的特点和优势。
在选择减震垫材料时,需要综合考虑材料的弹性、耐磨性、耐高温性、成本等因素,以达到最佳的减震效果和经济性。
希望本文能够对大家在选择减震垫材料时提供一些参考和帮助。
阻尼材料的定义和分类1. 阻尼材料的定义阻尼材料是一种能够吸收和耗散能量的材料,用于减少振动、噪声或冲击的传递。
它可以将机械能转化为其他形式的能量,从而减少结构或系统的振动幅度和能量传递。
阻尼材料广泛应用于航空航天、建筑、交通工具等领域,以提高结构的稳定性、减少噪声和延长设备寿命。
不同类型的阻尼材料适用于不同频率范围和振动模式。
2. 阻尼材料的分类根据其工作原理和结构特点,阻尼材料可以分为以下几类:2.1 粘性阻尼材料粘性阻尼材料是最常见也是最简单的一类阻尼材料。
它通过在结构中引入黏滞剂来消耗振动能量。
黏滞剂可以是液体或者高分子物质,如油脂或聚合物。
粘性阻尼材料具有良好的耗散特性,在宽频率范围内都能发挥作用。
然而,由于黏滞剂的流动性,粘性阻尼材料的阻尼效果会随温度和频率的变化而改变。
2.2 损耗因子阻尼材料损耗因子阻尼材料是一种通过改变结构中的弹性模量来实现阻尼效果的材料。
它利用了材料内部分子间的摩擦和能量耗散来减少振动传递。
损耗因子阻尼材料通常由两种或多种不同刚度的材料层叠组成,其中一层具有较高的刚度,另一层具有较低的刚度。
当结构振动时,不同刚度层之间会发生相对滑动,从而产生摩擦和能量损耗。
2.3 磁流变阻尼材料磁流变阻尼材料是一种利用磁流变效应实现阻尼控制的智能材料。
它由磁流变液体和载体组成,在外加磁场作用下,可调节其黏滞特性。
磁流变液体是一种含有微小粒子的流体,当施加磁场时,液体内的微小粒子会发生排列和聚集,从而改变液体的黏滞特性。
通过控制外加磁场的强度和方向,可以实现对磁流变阻尼材料阻尼效果的调节。
2.4 液态阻尼材料液态阻尼材料是一种使用液体作为阻尼介质的材料。
它通常由容器、液体和活塞组成。
当结构振动时,活塞在液体中产生阻力,从而减少振动能量传递。
液态阻尼材料具有较高的耗散能力和稳定性,并且不受温度和频率影响。
然而,由于需要使用密闭容器来包裹液体,在设计和制造上具有一定的复杂性。
3. 阻尼材料的应用不同类型的阻尼材料适用于不同领域和应用:•粘性阻尼材料广泛应用于建筑结构、桥梁、机械设备等领域,以减少地震或风振引起的结构损伤。
隔音材料隔音阻尼毡是引进国外先进的技术和设备,是一真正防火的隔音材料,将抗老化耐腐蚀最好的无味EPDM 橡胶与十几种有机矿物质按照一定比例精制而成,产品为黑色,环保无异味,对低频和高频声音均有相当好的抑制作用,能有效地抑制各种振动的传播该材料厚度有1.2mm不等,经国家建材局检测,计权隔音量Rw分别为23dB,材料的柔韧性也很好,可以随便弯曲,任意剪彩,施工非常方便。
隔音阻尼毡广泛应用于建筑行业、家居卧室、厂房、机房、空压机、会议室、多功能厅、KTV歌厅、工业管道、办公室、汽车等多种需要降噪的隔音阻尼毡。
民用住宅应用:道路上汽车噪声,楼上走路、说话声,隔壁说话声、电视声均会通过墙体传到房间内,影响您的工作与休息,将阻尼隔声毡与石膏板结合做成墙板或吊顶,可以有效地阻止这些噪声的侵入,铺在地板上可以有效地抑制物体与地面接触时产生的撞击声,提高您的休息质量娱乐场所的应用:大功率的低音炮,声音的穿透力非常强大,导致娱乐场所附近居民无法安静生活,因而产生的投诉会使娱乐场所无法正常营业,给商家带来巨大的损失,而传统的隔音材料根本无法解决具有如此穿透力的噪声,隔声阻尼毡配合专业的隔音技术却能让原本吵闹的房间再次恢复宁静。
管道应用:现在的下水管道大都是PVC管的,楼上冲马桶的声音特别大,严重影响了市民的健康生活,将隔声阻尼毡直接包附在管道上面,可以极大地较低管道发出的噪音工业应用:水泵房,空调机房,工厂车间,空压机房等等场所往往也会有较大噪声的存在,长时间处于这种环境中会导致人类听觉特性的降低引发头疼,冠心病等多种疾病,隔声阻尼毡配合专业的隔音技术可以抑制噪声的干扰办公场所的应用:现在的写字楼,房间与房间之间的隔断都为轻体墙,隔音效果不甚理想,尤其在现在这个信息化的时代,商业秘密的保密性会受到影响,将阻尼隔声毡应用于其中,可以保证信息私密性其它应用:由于隔声阻尼毡具有很好的阻尼,阻燃,防潮性能,因此也被应用于汽车,空压机箱内,并被作为一种阻尼材料粘附于钢板上,抑制钢板的震动,从而提高钢板的隔声量1.2mm隔音检查报告:墙体隔音施工方法图:吊顶隔音施工图:天花减震器减振吊钩是用于吊顶隔音的必要构件,它特有的阻尼橡胶块可以切断声桥的传播,尤其对于娱乐场所具有低音炮的地方,这是必不可少的,不然,无论多少的隔音材料都无法将声音隔于包房内,因此,它是隔音工程中最为重要的设施,它也可以作为水泵房等设备机房里面的管道吊杆用,克制低频声音传播,效果非常显著.减振吊钩是利用橡胶、钢弹簧的反压原理,采用优质钢弹簧和丁腈合成橡胶阻尼村料组成的隔振降噪元件,设计成悬挂式缓冲减振吊架。
NVH材料在汽车中的应用噪声、振动和舒适性是衡量现代汽车制造水平的综合性技术指标,特别是对于轿车而言,车内噪声状况更是衡量轿车档次的标准之一。
近年来,世界汽车业各大整车制造企业和零部件企业对汽车NVH问题尤为关注。
为了提高车辆的舒适性,各大汽车公司都对汽车的NVH水平制定了严格的控制标准,并将汽车NVH技术作为重要的研究方向。
众所周知,NVH是指Noise(噪声)、Vibration(振动)和Harshness(声振粗糙度),其中声振粗糙度是指噪声和振动的品质。
由于声振粗糙度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。
振动可以引起噪声,噪声也可以引起结构共振.考虑到NVH产生的原因相同,且经常相互作用,故将其作为一个整体进行研究。
从本质上讲,汽车NVH技术的研究就是解决汽车的振动和噪声问题,这~研究不仅仅适用于汽车新产品的整个开发过程,而且适用于改进现有车型的乘坐舒适性。
同时,由于汽车NVH特性的研究基本上是与汽车产品的整个设计、开发过程同步进行的,所以发现的问题可以及时得到修改,不必等到生产出样车之后,从而节省了大量的时间和资金。
噪声源、传播途径和接收者是噪声控制中须考虑的3个环节,研究各种声源的发声机理、控制和减少噪声的产生是根本性措施。
但由于技术条件等因素的限制,控制噪声源往往难以办到,且需花费大量时间和人力,而对于接受者进行控制则更为不现实。
因此,目前噪声控制中一种简单适用的方法就是切断噪声传播途径,图1为噪声在汽车内部的形成过程。
由图1可知,振动通过结构件传播至车身,引起车身振动.再由车身板壁振动将噪声辐射至车内,形成车内噪声。
空气传播则将各种噪声源所辐射的噪声通过空气、由车身的缝隙或孔洞传播至车内,形成车内噪声。
因此,综合运用不同的材料减弱汽车的振动、避免共振,同时利用密封材料填堵汽车车体的孔隙、阻断气流,才能达到降低噪声的目的。
常用的 NVH材料主要有以下几种。
阻尼布主要成分
阻尼布主要成分是什么?阻尼布是一种特殊的材料,它可以将振动能量转化为热能量或其他能量形式,从而减少或消除振动。
阻尼布的主要成分包括两种材料:一种是基材,另一种是阻尼材料。
基材是阻尼布的主要支撑结构,它需要具备足够的强度和刚度,以便支撑阻尼材料的重量和保持其形状。
基材的选择通常取决于应用和要求,常见的基材包括聚酯薄膜、聚丙烯薄膜、玻璃纤维布等。
阻尼材料是阻尼布的核心组成部分,它能够吸收振动能量并将其转化为其他形式的能量。
阻尼材料通常是一种高分子复合材料,常用的材料包括丁苯橡胶、硅橡胶、聚氨酯等。
除了基材和阻尼材料之外,阻尼布还需要一些辅助材料来提高其性能和使用寿命。
例如,阻尼布表面可能需要涂覆一层耐磨、耐老化的涂层,以保护其表面免受外界环境的侵蚀;阻尼布还需要一些粘合剂和填料来固定阻尼材料和基材之间的结合,以确保阻尼布的整体性能。
阻尼布主要应用于振动和噪声控制领域,可以广泛用于汽车、铁路、航空、建筑、机械等领域。
例如,汽车制造商可以在车身和底盘上使用阻尼布,以减少车辆行驶过程中的振动和噪声,提高乘坐舒适性和安静性;建筑工程师可以在建筑结构中使用阻尼布,以减少风振和地震引起的结构振动,提高建筑安全性和稳定性。
阻尼布的主要成分包括基材和阻尼材料,其性能和应用取决于材料的选择和结构设计。
未来,随着新材料和新技术的发展,阻尼布将有更广泛的应用前景。
地铁车辆轮对降噪阻尼方案随着城市地铁建设的发展,地铁成为了人们日常出行的主要交通方式之一。
但是地铁运行时发出的高噪声及较大震动会对周围环境和乘客的健康带来影响。
在地铁运行中,车轮与轨道之间的接触是噪声和振动的主要来源。
因此,降低地铁车辆轮对的噪声和振动是一个非常重要的问题。
为了降低车轮与轨道之间的接触噪声,轮对降噪阻尼方案是一种解决方案。
本文将介绍一些常见的轮对降噪阻尼方案。
方案一:减振器减振器是一种常见的轮对降噪阻尼方案。
它是通过减少车轮振动和与轨道的冲击来减少噪声和振动的。
减振器大致分为金属、弹性材料和气体三种类型。
金属减振器是最传统的一种减振器,它可以通过机械结构吸收车轮振动和与轨道的冲击,将其转化为势能和热能。
但由于其传统设计和强制约束性质,金属减振器的使用寿命较短,一般需要每6个月至1年进行更换。
弹性材料减振器的原理是利用弹性材料的收缩和膨胀特性,从而减少车轮与轨道之间的噪音和振动。
它有较长寿命和经济性, 但是缺点是它的减振能力较弱,且易于破裂。
气体减振器是通过向道轨道异相激发气体振动来实现轮对的减振和降噪的。
它的优点是具有高能量输出,能够对大部分短波长或高频噪声进行有效的抑制和控制,但缺点是气体减振器需要维护和定期更换。
方案二:电机振动抑制电机振动抑制是一种基于现代控制技术的新型轮对降噪阻尼方案。
它利用高性能电机和控制系统来精确地控制汽车轮对和异相轮抑振。
它的优点是减轻地铁车辆噪声和振动的同时,还能使列车的安全性和稳定性更高。
其中高性能电机极具优势。
在控制界著名的PID控制器中,电机的性能可以被视为危险性的测量,因为在非常短的时间内,它可以响应全部的控制策略。
此外,电机的转矩输出权也可以被用来调节车轮和轨道之间的接触力和减振的能力。
总之,基于控制技术和电动化的轮对降噪方案是未来地铁车辆轮对噪声和振动降低的重要方向之一。
方案三:轮对密封油膜轮对密封油膜是一种新型轮对降噪阻尼方案。
它通过轮对与轨道之间形成一层黏性的油膜来实现降低噪音和减振。
阻尼复合材料
阻尼复合材料是一种具有优异阻尼性能的新型材料,它能够有效地吸收和消散
振动能量,广泛应用于航空航天、汽车、建筑、机械等领域。
本文将介绍阻尼复合材料的特性、应用和发展趋势。
首先,阻尼复合材料具有优异的阻尼性能。
它能够有效地减少结构振动,提高
结构的抗震性能。
与传统的金属材料相比,阻尼复合材料具有更高的阻尼比和更好的耐久性,能够在较长时间内保持稳定的阻尼性能,从而延长结构的使用寿命。
其次,阻尼复合材料在航空航天领域有着重要的应用。
航空航天器在飞行过程
中会受到各种外部振动的影响,而阻尼复合材料能够有效地减少这些振动对航天器的影响,提高航天器的飞行稳定性和安全性。
同时,由于阻尼复合材料具有较低的密度和较高的强度,能够有效地减轻航天器的重量,降低发射成本。
此外,阻尼复合材料在汽车领域也有着广泛的应用。
汽车在行驶过程中会受到
发动机和路面振动的影响,而阻尼复合材料能够有效地减少这些振动对车辆的影响,提高车辆的行驶稳定性和乘坐舒适性。
同时,阻尼复合材料还能够降低车辆的噪音和震动,提高车辆的驾驶舒适性和安全性。
最后,随着科学技术的不断发展,阻尼复合材料也在不断创新和改进。
未来,
随着新材料、新工艺和新技术的不断涌现,阻尼复合材料将会更加轻量化、高效化和多功能化,能够更好地满足不同领域的需求。
综上所述,阻尼复合材料具有优异的阻尼性能,广泛应用于航空航天、汽车、
建筑、机械等领域,并且在不断创新和改进中。
相信随着科学技术的不断进步,阻尼复合材料将会发挥越来越重要的作用,为人类社会的发展做出更大的贡献。
新型⽔性阻尼涂料在汽车领域中的应⽤随着社会经济的发展,噪声污染逐渐引起⼈们的关注,已与空⽓污染和⽔污染并列成为世界三⼤主要污染之⼀。
汽车作为现代⼈的常⽤代步⼯具,⽬前的产销量和保有量都在快速增加,并且⼈们对汽车车内噪声的控制关注的越来越多。
车内噪声的控制⽔平已逐渐成为衡量汽车安全舒适质量的重要标志之⼀[1]。
汽车上存在着多种振动源,长期的振动和噪声会造成严重的危害,如引起结构破坏;影响仪器、仪表的正常⼯作;影响驾乘⼈员的舒适性,易造成驾驶员疲劳等。
当前⽤于改善汽车减振降噪的⽅法主要有3种:1)汽车的车⾝结构设计,在进⾏结构设计时为削弱车⾝共振对车内噪声的贡献,应使整个车⾝结构模态的固有频率避开外界产⽣的激励频率; 2)采⽤密封技术提⾼整个车⾝的密封性,避免外部噪⾳直接通过缝隙传递到乘驾室内;3)在车内外使⽤⼀些隔⾳和吸⾳的阻尼材料⽤于降低噪声。
本⽂着重介绍第3种汽车减振降噪的技术,即使⽤阻尼材料实现汽车内外部的减振降噪。
阻尼技术是利⽤⾼分⼦材料的黏弹性将振动能转化为热能耗散掉,从⽽有效地降低结构振动和噪声,实现对汽车舒适性的主动控制[2]。
阻尼材料在车体内外部均可使⽤,⽤于车辆内部时可降低车辆发动机产⽣的振动并减⼩噪⾳,⽤于汽车外部如车辆底盘、挡泥板等部位时,可有效吸收⾏驶过程中碎⽯及沙粒撞击产⽣的能量,防⽌汽车的损坏和腐蚀并起到减振降噪的作⽤。
1 阻尼涂料减振降噪机理及分类1.1 阻尼涂料减振降噪机理阻尼涂料是⼀类由特定功能⾼分⼦材料和填料构成的可有效抑制振动和噪声的特种功能涂料。
这种材料可使⽤在各种异型结构表⾯和平整基体表⾯,施⼯⽅式是喷涂或⼈⼯刮涂。
此类涂料利⽤⾼聚物的黏弹性,通过分⼦链段运动产⽣的内摩擦将部分外场作⽤如机械振动、声振动产⽣的能量转化为热能耗散掉(即发⽣所谓⼒学损耗),从⽽达到减振降噪的⽬的[3]。
阻尼机理是:在交变应⼒的作⽤下,⾼分⼦材料因其特有的黏弹性使其形变滞后于应⼒的变化,部分的功(机械能)以热或其他形式消耗掉,通过产⽣⼒学损耗起到阻尼作⽤[4]。
NVH材料在汽车方面的应用随着人们对汽车驾驶舒适性和安静性的要求不断提高,NVH(Noise, Vibration, and Harshness)技术已经成为汽车设计和制造领域的重要组成部分。
NVH材料的应用可以有效降低汽车内部和外部的噪声、振动和冲击力,提高驾驶体验和乘坐舒适性。
在汽车方面,NVH材料的应用具有重要意义,并在以下方面发挥着关键作用:1.减少噪音:汽车在行驶过程中会产生各种噪音,如引擎噪音、风噪音、路面噪音等,影响驾驶者和乘客的舒适感。
通过在汽车内部和外部添加吸音材料和隔音材料,可以有效减少音频传播,降低噪音水平,提高驾驶舒适性。
2.抑制振动:振动是汽车行驶过程中不可避免的现象,会影响车辆的稳定性和驾驶品质。
通过在汽车底盘、车门、车顶、车厢等部位添加振动吸收材料和减震材料,可以有效抑制汽车振动,提高行驶稳定性和乘坐舒适性。
3.减缓冲击力:汽车行驶过程中会受到来自路面的冲击力,如颠簸、减速带等,会影响车辆和乘客的舒适性和安全性。
通过在汽车底盘、车身等关键部位使用减震材料和缓冲材料,可以减缓冲击力对车辆和乘客的影响,提高行驶平顺性和乘坐舒适性。
4.提高动力性能:NVH材料的应用不仅可以改善汽车的驾驶舒适性和乘坐感受,还可以提高车辆的动力性能。
通过在车身结构、引擎舱、排气系统等部位使用轻量化材料和减震材料,可以降低车辆整体重量,提高动力输出效率,提升车辆的加速性能和燃油经济性。
5.提升品质感:NVH材料的应用可以有效提升汽车的整体品质感。
通过精心设计和选择合适的材料,可以改善汽车的内饰质感、减少异响和共振现象,增强车辆的质感和安静性,提升用户体验和品牌形象。
总之,NVH材料在汽车方面的应用具有极其重要的意义,可以有效提高汽车的驾驶舒适性、安全性和品质感,提升用户体验和品牌竞争力。
随着汽车行业的不断发展和技术不断创新,NVH材料的应用将会越来越广泛,为汽车行业带来更多的创新和提升。
减振降噪阻尼合金及其工程应用李宁,滕劲,文玉华,黎为,齐敦杰(四川大学制造科学与工程学院,四川成都610065)摘要:综述了目前常见的阻尼合金的分类、主要成分、阻尼特征及应用情况。
并展望了阻尼合金的发展趋势。
关键词:减振降噪;阻尼合金;工程应用1.引言随着现代科技的飞速发展,高速化、小型化、轻量化已成为当今工业发展的主题。
与此同时,相关的振动和噪音问题也就日益突出。
机械零部件在运转过程中产生的振动,特别是共振,严重影响了机械部件的寿命,降低了机械产品的质量和仪器仪表的精度。
而振动过程中所产生的噪音也严重危害了人的身体健康,已成为当今社会的三大公害之一。
因此,减振降噪也就成为了目前一个亟待解决的问题。
长久以来,人们在生产实践中也发现了许多的减振降噪方法,主要有增加重量提高刚性、安装减振装置、屏蔽装置等,这些方法都可以在一定程度上减小振动和噪音,但上述这些方法都只是从设计角度来考虑,忽略了材料本身的作用,往往使得其结构复杂化,这就与高速化、小型化、轻量化的发展主题相违背。
在此基础上,阻尼合金应运而生。
阻尼合金是通过材料本身内部结构将振动能转化为热能而耗散,从而在根本上达到减小振动和噪音的目的。
阻尼合金由于兼具优良的机械性能和减振性能,使得其在航空航天、军事工业、汽车、船舶、建筑等方面有着广泛的应用前景。
本文就目前阻尼合金的分类、主要成分、阻尼特征及应用情况作一个详细的描述。
2.阻尼合金的分类及应用阻尼合金根据其阻尼机制的不同可分为复相型、超塑性型、孪晶型、位错型、铁磁型及其它等六大类。
2.1复相型阻尼合金在周期应力的作用下,一些复相合金中强度较高的相会发生弹性形变,较软的相则发生塑性形变,从而产生内耗使振动的能量得以耗散。
具有这种阻尼机制的合金称为复相型阻尼合金,最常见的就是灰口铸铁。
灰口铸铁的主要特点是成本低,易加工,可以在铸态使用,目前已经被广泛用来制造各类发动机和机床的基座。
灰铸铁的阻尼特性既与母相基体有关(珠光体基体的阻尼性能低于铁素体或奥氏体基体),又与非金属夹杂物形态有关(含有片状石墨的灰铸铁的阻尼特性要远优于含有球状石墨的球铁)。
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汉高给汽车减振降噪的不同阻尼材料
汽车行驶的过程中,总有多种噪声存在,它们通过空气传播和结构振动被传递到汽车客舱。
噪声源主要包括发动机和变速箱、进排气系统、传动和转向系统、风、路况和轮胎等。
根据噪声性质的不同,汽车降噪分为吸音降噪、隔音降噪、阻尼(减振)降噪和主动降噪等不同方法。
发动机噪声、路噪、胎噪等都是受激励振动或者振动传递所产生的噪声属于汽车结构噪声,大多属于中低频噪声。
低频噪声通常超出人的听力范围不易被察觉,对生理的直接影响没有高频噪声明显。
但低频噪声却接近人体器官的共振频率,会对心血管系统、神经系统、消化系统以及代谢功能产生损害影响健康。
对于降低结构噪声,我们可以从阻尼降噪入手。
按主要分布位置分类的汽车阻尼
阻尼和阻尼材料
阻尼(Damping)是指阻碍物体的相对运动、把振动能转化为热能或其他可以耗散能量的一种作用。
材料的阻尼越大,结构振动越弱、噪声越小。
汽车车身由多种金属材料组成,但一般金属材料(例如钢板)的固有阻尼都很小。
阻尼材料是将机械振动能和声能转变为热能耗散以达到减振降噪目的的材料。
在汽车、机械、兵器、航空航天、舰船等领域中,常用阻尼减振技术将外加的(高)阻尼材料附着在结构件表面得到复合阻尼,通过耗散结构件的振动能量有效控制其振动水平从而降噪。
加入阻尼材料以后,复合阻尼因子越大、温域(阻尼材料工作温度范围)越宽,减振降噪的效果就越好。
通过隔音阻尼材料获得
复合阻尼因子以增加振动能量的损耗
汽车阻尼材料
汽车阻尼材料包括粘弹阻尼材料、高阻尼涂料、高阻尼合金、复合型阻尼钢板、高聚物阻尼材料等。
在这些阻尼材料中,使用的比较成熟是粘弹阻尼材料和高阻尼涂料。
(左)沥青阻尼片(右)可液态喷涂阻尼材料(LASD)
在粘弹阻尼材料中,应用较多的是沥青阻尼片。
它是以沥青为主的薄片状材料,用于大面积壳体减振降噪。
沥青阻尼片分为磁性型、自粘型和热熔型三类。
磁性沥青阻尼片在汽车车体的一些竖直面(例如车门等)或者倾斜面(例如轮罩等)上使用,需要在沥青阻尼和汽车钣金的贴合面之间添加磁粉将其吸附在这些竖直或倾斜面的表面,通过涂装线时在一定的温度下(140℃-180℃)熔融,冷却后粘附在车身上。
自粘型沥青阻尼片与前者相似,通过在表面涂胶并覆盖隔离纸,使用时除去隔离纸粘贴于车内立面或斜面等部位。
热熔型沥青阻尼主要用于汽车地板等平面,将其平铺在地板上,通过涂装线烘房在140℃-180℃熔融、冷却后粘附在地板上。
铺在汽车地板上的沥青阻尼片
沥青阻尼片材料成本低,但需要预成型剪裁成特定形状,需要储存、运输,只能手工操作,难以控制,对质量和一致性都有影响。
沥青阻尼片的机械强度低,适用温域窄、容易受到气温冷热影响(天热时变软变粘、天冷时变硬变脆),密度高重量大、复合阻尼因子低(不超过0.1),并且污染严重。
高阻尼涂料,即可喷涂型隔音阻尼(Liquid Applied Sound Deadener, 简称LASD)材料,是一种高分子功能涂料,特别适合用于空间曲面结构。
早期的LASD 采用PVC和环氧基,阻尼因子略大于沥青阻尼片,实现了机器人操作。
新一代橡胶基和水性LASD出现后,不仅具有自动化的优势,还进一步提升了减振降噪性能——
1. 阻尼性能优化
LASD可通过定制高分子调制阻尼性能,进一步优化降噪区间(温域,0-40℃),复合阻尼因子提高到0.15-0.3 (3 kg/m²),更有效的实现结构噪音从振动能到热能的消耗。
2. 减重贡献巨大
通过振动模式分析(下方左图)和机器人操作,优化了所覆盖的振动位置,只对振动强度大的区域进行覆盖(下方右图中红色线圈内的区域),减少了覆盖面积但却提升了覆盖效果。
更少的隔音阻尼材料与大片沥青等效,与使用沥青阻尼片相比,降低了施工厚度、重量和存储和运输成本。
过振动模式分析,小面积的LASD(右图红色圈内)
可达到与大面积沥青片(中图矩形黑底部分)
相同的阻尼效果
汉高通过对完整车体声学研究分析,并在实际驾驶试验中证实:LASD相对于沥青阻尼,在涂装烘烤后材料密度更低。
因此在同等的施工面积上,LASD使汽车总重量减小。
3. 高效率、自动化
由于使用机器人对车身多处进行减振降噪,LASD的可重复性和生产节拍高,误差≤5mm(视机器人的精度而定),一致性好。
对于不同车型,只需调整机器人仿形与喷涂参数而无需进行沥青阻尼片设计开发验证等过程,提高了设计和应用的灵活性。
4. 可持续发展、低VOC排放
橡胶基和水性LASD具有极低的VOC(Volatile Organic Compounds,挥发性有机化合物)和甲醛排放的优点,极大地减少了车内排放,同时还使用可再生原材料具有可持续发展性,安全、健康、环保。
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