重型汽車駕駛室車內(nèi)噪聲控制分析

許子平，張鑫杰，任德買

（陜西重型汽車有限公司，陜西 西安 710200）

重型汽車駕駛室車內(nèi)噪聲控制分析

許子平，張鑫杰，任德買

（陜西重型汽車有限公司，陜西 西安 710200）

系統(tǒng)研究重型汽車駕駛室內(nèi)部噪聲控制方法，合理地在駕駛室內(nèi)部設(shè)計及布置NVH材料，能有效的降低駕駛室內(nèi)部噪聲；文章介紹了駕駛室常用NVH材料的性能，并說明了其布置的方法和思路，為駕駛室內(nèi)飾設(shè)計提供思路和參考準(zhǔn)則。

重型汽車；車內(nèi)噪聲；NVH材料

10.16638/j.cnki.1671-7988.2016.01.059

CLC NO.:U463.5 Document Code:B Article ID:1671-7988(2016)01-171-03

前言

車輛行駛時產(chǎn)生的噪聲嚴(yán)重影響駕駛室的舒適性，同時還關(guān)系到行駛安全、環(huán)境污染等問題。車內(nèi)聲環(huán)境已成為汽車設(shè)計的一個重要性能指標(biāo)。引起噪聲的原因也十分復(fù)雜，諸如發(fā)動機(jī)的燃燒噪聲、機(jī)械噪聲、進(jìn)排氣系統(tǒng)和風(fēng)扇引起的空氣動力噪聲、傳動系噪聲、輪胎噪聲等。這些噪聲通過車身壁板及門窗上所有的孔、縫直接傳入車內(nèi)；或該聲波作用于車身壁板，激發(fā)壁板振動，并向車內(nèi)輻射噪聲，其透射率與聲波頻率和壁板密度有關(guān)。

上述傳入車內(nèi)的噪聲在密閉空間內(nèi)多次反射，則車內(nèi)聲場由直達(dá)聲與混響聲疊加后構(gòu)成。一般，在500Hz以上，以空氣傳播的噪聲為主；400Hz以下，以彈性體傳播、輻射的噪聲為主。

按照《HJ2520-2012環(huán)境標(biāo)志產(chǎn)品技術(shù)要求重型汽車》的要求，N類汽車50km/h勻速行駛車內(nèi)噪聲不應(yīng)超過75dB（A）。

本文主要是分析了通過合理使用NVH材料，降低重型汽車駕駛室內(nèi)部的噪聲。

1、NVH材料

（1）分類

根據(jù)NVH材料降低噪聲的機(jī)理不同，主要分為阻尼材料、增強(qiáng)材料、隔音材料、吸聲材料等4類。阻尼材料：主要是附著在結(jié)構(gòu)件表面，通過耗散結(jié)構(gòu)件的能量達(dá)到減振降噪目的；

增強(qiáng)材料：將加強(qiáng)材料（玻璃纖維或不銹鋼）通過反應(yīng)型的環(huán)氧樹脂或PVC樹脂粘貼在鈑金件表面，以達(dá)到補(bǔ)強(qiáng)鈑金件的目的；

隔音材料：重卡駕駛室內(nèi)襯常用材料有PP麻纖板，PP玻纖板，PU玻纖板，廢紡棉等，材料的隔音性能與材料的面密度有直接關(guān)系。面密度越大，隔音性能越好。

吸聲材料：吸聲材料為多孔疏松，當(dāng)聲波進(jìn)入材料孔隙時，引起空隙的空氣和材料的細(xì)小纖維波動，由于摩擦和粘滯阻尼的作用，將傳播中的噪聲聲能轉(zhuǎn)為熱能，降低聲能的反射量，起到吸聲降噪的目的。

（2）內(nèi)飾材料的吸聲性能

為了研究材料的吸聲性能，選取幾種重卡駕駛室內(nèi)飾零件常用材料，測量材料在不同頻率下的吸聲系數(shù)，測量方法為GBT 18696.1-2004 《聲學(xué)阻抗管中吸聲系數(shù)和聲阻抗的測量》第1部分：駐波比法。

表1 幾種內(nèi)飾NVH材料

通過試驗，得出不同材料在各種頻率下的吸聲系數(shù)，見下表。

表2 吸聲系數(shù)

2、駕駛室阻尼墊

阻尼減振技術(shù)是將高阻尼材料附著在結(jié)構(gòu)件表面，通過耗散結(jié)構(gòu)件的能量達(dá)到減振目的。這種方法不改變結(jié)構(gòu)件的聲輻射特征，卻能有效地控制其振動水平，從而使噪聲減小。

阻尼墊一般有瀝青類阻尼墊和橡膠類阻尼墊。前者是以瀝青為主要材料，加入橡膠、纖維等形成的混合物，目前已開發(fā)出普通型、自粘型和熱熔型阻尼墊，應(yīng)用在車身地板和前圍板等部位，通過涂裝烘房溶化、冷卻后粘接在車身鈑金結(jié)構(gòu)上。瀝青類阻尼墊直接放置在車身鈑金結(jié)構(gòu)上，在涂裝過程中溶化成型。阻尼墊在車身上沒有專門的固定裝置，因此在一些立板或斜面上應(yīng)用阻尼墊時，需在阻尼墊和鈑金結(jié)構(gòu)的貼合面加磁粉、涂粘性膠來預(yù)先固定阻尼墊在車身上的成形位置。橡膠類阻尼墊是以橡膠為主要材料，再加入還氧樹脂等材料混合而成。以下是某重型汽車的后圍和地板貼附的阻尼墊。

圖1 駕駛室后圍阻尼墊布置

圖2 駕駛室地板阻尼墊布置

3、駕駛室增強(qiáng)墊

車身增強(qiáng)墊是以環(huán)氧樹脂和PVC樹脂為基材的車身鋼板的增強(qiáng)材料。這種片狀產(chǎn)品隨電泳工序固化，尤其適用于薄型鋼板的車身，應(yīng)用增強(qiáng)墊對鈑金件的最大補(bǔ)強(qiáng)效果可達(dá)7倍以上。對成品車外板件或薄板結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整時，可考慮使用增強(qiáng)墊。在鈑金件表面粘貼增強(qiáng)墊，固化后使結(jié)構(gòu)加強(qiáng)、剛性提高、鈑金結(jié)構(gòu)的振動模態(tài)改變，從而達(dá)到抑制振動噪聲的目的。

增強(qiáng)墊的基材是反應(yīng)型的環(huán)氧樹脂或PVC樹脂，在基材表面上粘接了一薄層加強(qiáng)材料。目前應(yīng)用的加強(qiáng)材料有玻璃纖維和不銹鋼，不銹鋼質(zhì)增強(qiáng)墊固化后的增強(qiáng)效果比玻璃纖維的要高。以下是某重型汽車的車門外板上貼附的增強(qiáng)墊。

圖3 駕駛室車門外板增強(qiáng)墊布置

4、隔音材料

表3 內(nèi)飾常用材料隔音量

重型汽車駕駛室是箱式結(jié)構(gòu)，可分為地板，左、右側(cè)圍，前、后圍，車頂共六大片。從噪聲隔離的角度，根據(jù)各功能結(jié)構(gòu)特點，在六大片上要采用合理的隔音材料(但要控制材料重量)，同時需盡量保證駕駛室內(nèi)襯板之間的密封性，如各內(nèi)飾板之間的接縫處理，地板墊接縫之間的處理，門與門框的密封處理，前后擋風(fēng)玻璃及側(cè)玻璃與其安裝框的密封處理。

不同材料有不同的隔音量，主要影響的物理因素：1）面密度；2）材料的內(nèi)阻；3）板厚度。重型汽車駕駛室常用的內(nèi)飾材料的隔音量如表3所示，可供參考選擇。

重卡內(nèi)襯常用材料，其隔音量與面密度成正比，面密度越大，隔音量大，因此為了降低駕駛室內(nèi)部噪聲，盡量使用面密度大的內(nèi)襯材料，當(dāng)然同時需要兼顧駕駛室重量和成本。

5、吸聲材料

吸聲材料一般是疏松多孔，一方面多孔性材料內(nèi)透入聲波后，空氣分子振動時在微孔內(nèi)與孔壁摩擦，空氣中的粘滯損失使聲能變?yōu)闊崮芏В涣硪环矫?，入射聲波引起吸聲材料纖維運(yùn)動，也消耗能量。吸聲是聲波撞擊到材料表面后能量損失的現(xiàn)象，吸聲可以降低室內(nèi)噪聲。多孔吸聲材料主要采用彈性的動植物纖維（如麻、棉、絲等），有機(jī)無機(jī)纖維，蜂窩材料（聚氨酯發(fā)泡海綿），泡沫材料等。以下是某重型汽車的內(nèi)襯背部粘貼的吸音材料。

圖4 駕駛室內(nèi)襯背部吸音材料布置

吸聲材料一般布置在內(nèi)襯的背部，在內(nèi)襯與白車身鈑金形成的空腔內(nèi)部。駕駛室內(nèi)飾吸聲設(shè)計的目的在于消除室內(nèi)混響聲，吸聲材料吸聲系數(shù)越高，吸聲材料面積越大，消除車內(nèi)混響聲效果越好。

6、結(jié)束語

在駕駛室外部噪聲環(huán)境不變的情況下，通過合理的使用NVH材料，并提升駕駛室密封性能，通過隔聲和吸聲的方法能有效的降低駕駛室內(nèi)部噪聲。

當(dāng)今，安全、可靠、舒適已成為汽車發(fā)展的核心主題。汽車的各項性能控制水平已成為汽車企業(yè)的核心競爭能力的體現(xiàn)。重型汽車駕駛室內(nèi)部噪聲控制是一項系統(tǒng)工程，需要從整車結(jié)構(gòu)，底盤車架系統(tǒng)，駕駛室懸置系統(tǒng)等方面展開長期的基礎(chǔ)技術(shù)工作，需要投入大量的人力、物力進(jìn)行研究試驗，以便掌握新材料、新結(jié)構(gòu)對噪聲控制情況的核心數(shù)據(jù)。

[1] HJ2520-2012:環(huán)境標(biāo)志產(chǎn)品技術(shù)要求重型汽車.

[2] 姜國輝.客車噪聲情況分析與控制[A].機(jī)電技術(shù).2012.

[3] 謝忠明.汽車噪聲控制[C].北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2007.

[4] 許明春，宣海軍，朱曉東.載貨汽車駕駛室車身噪聲控制策略[A].機(jī)械工程師.2014.

Inner noise control analysis of heavy truck cabin

Xu Ziping, Zhang Xinjie, Ren Demai
（ShaanXi Heavy-duty Automobile Co., Ltd, Shaanxi Xi’an 710200）

Systematically analyzed the control method of heavy truck cabin noise, design and arrange NVH material reasonably could efficiently reduce the degree of inside cabin noise; the article introduced the property of common NVH material used in the cabin, and explained its arrange method and train of thought, provide train of thought and reference standard for cabin interior design.

heavy truck; cabin inner noise; NVH material

U463.5

B

1671-7988(2016)01-171-03

許子平，就職于陜西重型汽車有限公司。