汽車NVH性能開發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)與建議

李寧　李贊元　鐘富

摘要：汽車的舒適度成為現(xiàn)代汽車行業(yè)追求的關(guān)鍵競爭優(yōu)勢，汽車的NVH性能開發(fā)可以預(yù)測和改善汽車噪音。因此本文分析了汽車NVH性能的開發(fā)關(guān)鍵技術(shù)，希望可以為NVH性能的研究提供幫助。

關(guān)鍵詞：NVH性能；關(guān)鍵技術(shù)；建議

1.引言

隨著時代的發(fā)展，我國經(jīng)濟得到了迅速的發(fā)展，人們的生活水平不斷提高。在這種經(jīng)濟水平下人們不斷地追求便捷的生活方式。在出行方面，由于汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展人們出行更加舒適便捷，并且人們對汽車質(zhì)量和舒適度的要求不斷提高。但是我們不能忽視汽車給環(huán)境帶來的污染，比如噪音污染、汽車尾氣污染等。汽車噪音的降低不僅提高汽車的舒適度還可以緩解環(huán)境污染。汽車噪音都是因為機械震動產(chǎn)生的，噪音不僅會損壞汽車部件，還會縮短汽車使用壽命。除此之外噪音還會影響司機駕駛造成駕駛疲勞，降低行駛安全性。因此本文針對汽車噪音介紹了汽車NVH性能開發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)。

2.汽車NVH性能及其開發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)

汽車的NVH（Noise Vibration and Harshness）是指汽車的噪音、振動和不舒適感。其中噪音（Noise）主要是乘客聽到汽車噪音，這種噪音來源是發(fā)動機、輪胎和車內(nèi)面板振動、傳動軸齒輪咬合以及風噪聲等。除了這些噪音之外還有行走中的車的向外傳出的聲音也屬于NVH性能；振動（Vibration）一般是來源于不平整的路面和發(fā)動機，因為不平整的路面導致車身振動，振動是乘客在車內(nèi)感覺到座椅和車底板振動；不舒適感（Harshness）一般是指車輛在行駛過程中，乘客感覺到的左右前后的搖晃和上下顛簸。因此本文介紹了車輛的NVH性能開發(fā)中的幾項關(guān)鍵技術(shù)。

2.1汽車NVH性能指標及系統(tǒng)和零部件性能指標的制定技術(shù)

汽車NVH性能的實現(xiàn)方式是通過設(shè)計汽車系統(tǒng)和零部件，汽車系統(tǒng)和各個零部件的設(shè)計有許多指標，不僅有整車目標還有各個零部件的性能指標。因此NVH性能開發(fā)過程中不僅需要設(shè)定合適的整車目標，更需要針對汽車各個系統(tǒng)和零部件設(shè)定指標，通過整車NVH實驗制定出系統(tǒng)和零部件的性能指標。系統(tǒng)和各個零部件的指標不僅包含噪音的指標還包括振動程度和舒適程度的相關(guān)指標，主要包括系統(tǒng)和零部件的模態(tài)分布和剛度；汽車振動傳遞函數(shù)和聲壓傳遞函數(shù)；風扇和進排氣系統(tǒng)的噪音指標等。

2.2動力總成懸置的匹配設(shè)計技術(shù)

汽車車身上的液壓懸置或者是橡膠懸置的組成汽車的動力總成，這種動力總成在一定程度上會傳遞到汽車車身上，因為為了降低動力總成傳遞到汽車上的振動傳遞效率，這就要求有合理的懸置設(shè)計。因為合理的懸置設(shè)計可以提高汽車的NVH性能，尤其是對怠速振動和噪聲更加有效果。

2.3懸架襯套、減振器的匹配設(shè)計技術(shù)

懸架襯套、減振器的匹配設(shè)計技術(shù)所形成的功能作用與前面提到的動力總成懸置的作用是相似的。為了減少因為路面不平整而造成的振動以及傳遞到汽車的車身上，因此需要合理設(shè)計懸架襯套和減震器。但是這種匹配技術(shù)與上面提到的動力總成懸置技術(shù)不同，因為襯套和減振器可以在很大程度上影響汽車的操穩(wěn)平順性能，并且它的剛度和阻尼還影響NVH性能。除此之外，襯套和減振器的設(shè)計原則體現(xiàn)在滿足操穩(wěn)平順的基礎(chǔ)上去實現(xiàn)NVH性能的提高。

2.4聲學包及阻尼件的設(shè)計技術(shù)

聲學包和阻尼件分別可以降低噪音和減少汽車振動，并且它們的合理設(shè)計對降低高頻噪音具有重要的作用，其中聲學包主要包括前圍板隔聲件、地板隔吸聲件、車門內(nèi)飾件以及發(fā)動機蓋隔聲件和頂襯等，它們的共同作用是吸收或隔斷噪音，主要可以減少發(fā)動機、進排氣、輪胎等產(chǎn)生的噪音；除此之外阻尼件的主要功能是減少汽車面板的振動幅度，還可以降低因為頻繁的噪音造成的輻射。另外這里所說的阻尼件是指在汽車上涂抹在地板和輪罩等部位的阻尼材料。

2.5系統(tǒng)和零部件NVH性能的開發(fā)技術(shù)

除了上面提到的汽車整車級的NVH性能開發(fā)技術(shù)之外，還有一些關(guān)于系統(tǒng)和零部件NVH性能開發(fā)技術(shù)，這些技術(shù)都非常重要，都是不可忽略的。其中這些技術(shù)主要包括對發(fā)動機振動和噪音的控制，風扇噪聲控制、輪胎噪聲控制以及進排氣管的噪聲控制。

2.6 NVH性能開發(fā)相關(guān)的CAE解析技術(shù)

CAE解析是NVH性能開發(fā)中非常重要的手段，在NVH性能開發(fā)和設(shè)計中，CAE解析不僅可以實現(xiàn)開發(fā)周期的縮短，還可以降低樣車階段中的調(diào)校時間和成本費用。這種CAE解析對NVH性能開發(fā)分析主要包括以下幾個方面，CAE解析可以實現(xiàn)200赫茲內(nèi)的低中頻的結(jié)構(gòu)聲學耦合解析；并且結(jié)合CAE分析，以及基于能量統(tǒng)計法可以實現(xiàn)400赫茲以上的高頻聲壓分析；CAE分析還包括動力總成懸置匹配設(shè)計的多剛體分析、進排氣噪聲分析等，另外還有風噪分析，但是這種分析還處于研究中。

2.7NVH性能開發(fā)相關(guān)的試驗技術(shù)

良好的實驗技術(shù)可以促進NVH性能開發(fā)，這種實驗可以實現(xiàn)對NYH性能指標制定、良好的實驗設(shè)計結(jié)果以及實現(xiàn)NVH性能調(diào)校。NVH性能開發(fā)實驗重要技術(shù)包括實驗內(nèi)容、實驗規(guī)范、實驗設(shè)備和實驗場地等。并且NVH性能實驗中的重要的實驗設(shè)備主要有振動測試儀、振動傳感器、聲壓傳感器等。除此之外實驗場地是比較標準的消聲室。

3.汽車噪聲來源、噪聲控制與汽車NVH性能開發(fā)的建議

3.1汽車噪聲來源

汽車主要的噪聲來源是發(fā)動機、傳動系統(tǒng)。從發(fā)動機出來的噪聲主要有燃燒噪音，機械運動、進氣、排氣和冷卻風扇等部件振動產(chǎn)生的噪音。在這些噪音中，機械噪音是發(fā)動機在運行中汽車的各個零部件形成撞擊，還包括氣門機構(gòu)聲、正時齒輪聲等；另外燃燒噪聲是指四沖程發(fā)動機在工作中因為快速燃燒形成的震蕩噪聲，這兩種噪聲都是發(fā)動機自身運行產(chǎn)生的噪音。汽車傳動系統(tǒng)主要包括離合器、變速器、傳動器等。為了降低齒輪噪音，需要提高原始加工精度，以及調(diào)整齒輪的安裝精度和嚙合間隙。下面圖1是汽車主要噪聲來源分布。

3.2汽車NVH性能開發(fā)的建議

3.2.1培養(yǎng)和引進NVH性能設(shè)計、CAE解析和試驗工程師

為了實現(xiàn)汽車NVH性能的設(shè)計與開發(fā)，需要專業(yè)的NVH性能開發(fā)工程師，因此企業(yè)和相關(guān)單位需要培養(yǎng)和引進專業(yè)人才。這種技術(shù)人才需要具備如下能力即NVH性能設(shè)計能力、NVH性能的CAE解析能力以及NVH性能實驗和調(diào)校。具有以上三種能力的專業(yè)NVH技術(shù)人才非常難得，不僅需要強大的知識背景，還需要長期的工作經(jīng)驗。專業(yè)技術(shù)人才可以依靠海外引進，或者積極培養(yǎng)相關(guān)技術(shù)人員。

3.2.2優(yōu)化汽車車身NVH性能設(shè)計

汽車車身的NVH性能優(yōu)化設(shè)計要點主要包括提高頂蓋模態(tài)頻率、調(diào)整發(fā)動機懸置剛度以及車身地板結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計。對于提高頂蓋模態(tài)頻率方面來說，在某汽車制造現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)因為橫梁和頂蓋間隙太大造成粘膠的粘貼效果就比較差。為了提高頂蓋模態(tài)主要提出了兩種方案即更換較高的彈性模量的結(jié)構(gòu)膠和通過打斷頂蓋筋條去提高橫梁高度。通過實驗測試原狀態(tài)和新方案頂蓋模態(tài)實測值如表1。

3.2.3建立NVH性能開發(fā)流程、規(guī)范以及相關(guān)數(shù)據(jù)庫

汽車的NVH性能與汽車大部分零件是相關(guān)的，如果要實現(xiàn)對NVH性能的控制，就必須建立一套系統(tǒng)的該性能的開發(fā)流程。它的開發(fā)流程主要包括CAE解析、實驗和開發(fā)流程等。在開發(fā)汽車NVH性能開發(fā)的基礎(chǔ)上建立相關(guān)的數(shù)據(jù)庫是非常有必要的，這種數(shù)據(jù)庫包括整車NVH性能指標、系統(tǒng)和零部件指標以及相關(guān)的實驗結(jié)果和解析結(jié)果等。

4.結(jié)語

我國目前已經(jīng)成為汽車生產(chǎn)大國，汽車的舒適度成為汽車行業(yè)的競爭的關(guān)鍵技術(shù)，因此為了提高汽車舒適度，本文分析了汽車NVH性能及其開發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)以及汽車噪聲來源、噪聲控制與汽車NVH性能開發(fā)的建議。