現代汽車NVH研究發展概況

2016-11-17 by:CAE仿真在線來源:互聯網

現代汽車NVH研究發展概況(汽車設計專欄系列六十一)

NVH是指Noise〔噪聲)、Vibration(振動)和Harshness〔聲振粗糙度)。從NVH的觀點來看,汽車是一個由激勵源(動力系統、路面等)、振動傳遞器(由懸掛系統和連接件組成)和噪聲發射器〔車身)組成的系統。

車內噪聲產生機理主要有三種:空氣動力性噪聲;機械噪聲;空腔共鳴。

汽車NVH特性研究的建模有下列方法:多體(MB)系統動力學方法。主要應用于底盤懸架系統、轉向傳動系統低頻范圍的建模與分析。有限元方法(FEM)。一方面,它適用于車身結構振動、車室內部空腔噪聲的建模分析;另一方面,與多體系統動力學方法相結合來分析汽車底盤系統的動力學特性,效率能大大提高。邊界元方法(BEM)。與有限元方法相比,此法能方便地處理無界區域問題,但計算速度較慢。此法在處理車室內吸聲材料建模方面具有獨特的優點。此法與有限元法都較適合于中、低頻范圍。統計能量分析(SEA)方法。對于中高頻(300Hz以上)的汽車NVH特性預測,如果采用FEM建立模型,將大大增加工作量而且準確度并不高,此時采用SAE法是比較合理的。同捷公司目前主要是將前三種方法結合運用。

汽車NVH特性的研究國內外并沒有統一的客觀評價方法。一般是將汽車的NVH特性分為十個等級,通過專家實際乘坐的感受來評價好壞。另外,有些文獻中介紹了一種主、客觀評價指標之間轉化的參考經驗公式,把觸覺、聽覺方面主觀上的等級,和測點的運動速度、加速度等值聯系起來做出評價。

同捷公司的NVH分析貫穿了整個整車開發流程。首先根據市場現有同類型汽車的NVH性能水平設定新車型的NVH標準,再根據整車NVH性能目標的要求確定各主要子系統的性能標準。這些子系統包括懸架系統、動力總成懸置系統、車身、排氣系和轉向系統等。

車身、車架結構動剛度分析結構剛度方面的缺陷。動力總成懸置系統的隔振研究是改善整車舒適性的重要內容,液壓懸置系統的發展與完善使這一問題得到較好的解決。排氣管懸置系統的隔振研究是為了改善動力總成的激勵由排氣管傳遞給車身的振動,可以通過改變懸掛點位置、剛度來實現。懸架系統和轉向系統,通過合理匹配懸架系統各參數,可以改善整車平順性。制動噪聲,通過對制動盤等元件進行有限元分析以及它的磨損特性對產生噪聲的影響等問題的研究,可以改善制動工況下的NVH特性。

NVH特性的研究不僅適用于整車新產品的開發過程,而且適用于改進現有車型乘坐舒適性的研究。同捷公司的某些底盤優化項目,車身結構不變,只改進車架和底盤,通過子系統分析,改善了動力系統和排氣管懸置的NVH特性。

汽車NVH特性的研究在國外汽車工程界受到廣泛重視。各大汽車公司(如福特、戴姆勒一克萊斯勒等)都成立了專門的NVH研究機構.并且在汽車新產品的開發過程中起著重要作用。

隨著人們對噪聲控制和生活環境要求的提高,為與國際汽車市場接軌同捷公司培養和發展了30余名優秀的CAE工程師,率先對汽車NVH特性研究的應用給予極大的關注和支持,不僅注重技術人員的培訓和軟硬件的配備,還聘請了國內外經驗豐富的專家進行指導。截至目前,同捷汽車設計工程研究院CAE仿真與分析研究分院已成功完成了不同車型的仿真分析優化項目,通過各個項目的經驗積累,同捷公司的NVH技術力量正不斷增強,向國際先進水平靠攏。《中國汽車報》(2004年11月15日第24版)

最佳的選擇就是用有限元處理結構振動,邊界元模擬外聲場

目前世界上唯一做到這兩者結合的就是LMS.SYSNOISE 和MSC.ACTRAN

車輛噪聲與控制

引言

隨著汽車工業的迅速發展,人們對于汽車的舒適性和振動噪聲控制的要求越來越嚴格。據國外有關資料表明,城市噪聲的70%來源于交通噪聲,而交通噪聲主要是汽車噪聲。它嚴重地污染著城市環境,影響著人們的生活、工作和健康。所以噪聲的控制,不僅關系到乘坐舒適性,而且還關系到環境保護。然而一切噪聲又源于振動,振動能夠引起某些部件的早期疲勞損壞,從而降低汽車的使用壽命;過高的噪聲既能損害駕駛員的聽力,還會使駕駛員迅速疲勞,從而對汽車行駛安全性構成了極大的威脅。所以噪聲控制,也關系到汽車的耐久性和安全性。因此振動、噪聲和舒適性這三者是密切相關的,既要減小振動,降低噪聲,又要提高乘坐舒適性,保證產品的經濟性,使汽車噪聲控制在標準范圍之內。

噪聲的種類

產生汽車噪聲的主要因素是空氣動力、機械傳動、電磁三部分。從結構上可分為發動機(即燃燒噪聲),底盤噪聲(即傳動系噪聲、各部件的連接配合引起的噪聲),電器設備噪聲(冷卻風扇噪聲、汽車發電機噪聲),車身噪聲(如車身結構、造型及附件的安裝不合理引起的噪聲)。其中發動機噪聲占汽車噪聲的二分之一以上,包括進氣噪聲和本體噪聲(如發動機振動,配氣軸的轉動,進、排氣門開關等引起的噪聲)。因此發動機的減振、降噪成為汽車噪聲控制的關鍵。此外,汽車輪胎在高速行駛時,也會引起較大的噪聲。這是由于輪胎在地面流動時,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。

噪聲要求

歐洲的法規規定,從1996年10月起,客車的外部噪聲必須從77dBA降到74dBA,減少了一半噪聲能量,到本世紀末進一步降低到71dBA。日本的法規規定,小型汽車在今后十年內噪聲標準控制在76dBA以下。國內的一些大城市也計劃在2010年交通干線的噪聲平均值控制在70dBA以內。而據國內目前有關資料表明,國內的大客車的噪聲許可值則不得超過82dBA,輕型載貨車為83 5dBA。由此可見,我國在車輛噪聲控制方面還得狠下工夫。

噪聲評價

噪聲評價指標主要是指車內、外的噪聲值和振動適應性。評價方法可分為主觀評價和客觀評價。影響汽車噪聲主觀評價的主要因素是舒適性、響度和確定性,例如可以利用語義微分法進行主觀評價。在客觀評價時,可以采用PCNM噪聲測量裝置測量試驗進行分析;此外模擬技術中的有限元法(FEM)和邊界元法(BEM)也被廣泛應用。

噪聲的控制

根據噪聲產生和傳播的機理,可以把噪聲控制技術分為以下三類:一是對噪聲源的控制,二是對噪聲傳播途徑的控制,三是對噪聲接受者的保護。其中對噪聲源的控制是最根本、最直接的措施,包括降低噪聲的激振力及降低發動機部位對激振力的響應等,即改造振源和聲源。但是對噪聲源難以進行控制時,就需要在噪聲的傳播途徑中采取措施,例如吸聲、隔聲、消聲、減振及隔振等措施。汽車的減振降噪水平與整車的動力性、經濟性、可靠性及強度、剛度、質量、制造成本和使用密切相關。

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