現(xiàn)代汽車(chē)NVH研究發(fā)展概況

2016-11-17 by:CAE仿真在線來(lái)源:互聯(lián)網(wǎng)

現(xiàn)代汽車(chē)NVH研究發(fā)展概況(汽車(chē)設(shè)計(jì)專欄系列六十一)

NVH是指Noise〔噪聲)、Vibration(振動(dòng))和Harshness〔聲振粗糙度)。從NVH的觀點(diǎn)來(lái)看,汽車(chē)是一個(gè)由激勵(lì)源(動(dòng)力系統(tǒng)、路面等)、振動(dòng)傳遞器(由懸掛系統(tǒng)和連接件組成)和噪聲發(fā)射器〔車(chē)身)組成的系統(tǒng)。

車(chē)內(nèi)噪聲產(chǎn)生機(jī)理主要有三種:空氣動(dòng)力性噪聲;機(jī)械噪聲;空腔共鳴。

汽車(chē)NVH特性研究的建模有下列方法:多體(MB)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方法。主要應(yīng)用于底盤(pán)懸架系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向傳動(dòng)系統(tǒng)低頻范圍的建模與分析。有限元方法(FEM)。一方面,它適用于車(chē)身結(jié)構(gòu)振動(dòng)、車(chē)室內(nèi)部空腔噪聲的建模分析;另一方面,與多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方法相結(jié)合來(lái)分析汽車(chē)底盤(pán)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)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(wú)界區(qū)域問(wèn)題,但計(jì)算速度較慢。此法在處理車(chē)室內(nèi)吸聲材料建模方面具有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。此法與有限元法都較適合于中、低頻范圍。統(tǒng)計(jì)能量分析(SEA)方法。對(duì)于中高頻(300Hz以上)的汽車(chē)NVH特性預(yù)測(cè),如果采用FEM建立模型,將大大增加工作量而且準(zhǔn)確度并不高,此時(shí)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(jié)合運(yùn)用。

汽車(chē)NVH特性的研究國(guó)內(nèi)外并沒(méi)有統(tǒng)一的客觀評(píng)價(jià)方法。一般是將汽車(chē)的NVH特性分為十個(gè)等級(jí),通過(guò)專家實(shí)際乘坐的感受來(lái)評(píng)價(jià)好壞。另外,有些文獻(xiàn)中介紹了一種主、客觀評(píng)價(jià)指標(biāo)之間轉(zhuǎn)化的參考經(jīng)驗(yàn)公式,把觸覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)方面主觀上的等級(jí),和測(cè)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)速度、加速度等值聯(lián)系起來(lái)做出評(píng)價(jià)。

同捷公司的NVH分析貫穿了整個(gè)整車(chē)開(kāi)發(fā)流程。首先根據(jù)市場(chǎng)現(xiàn)有同類(lèi)型汽車(chē)的NVH性能水平設(shè)定新車(chē)型的NVH標(biāo)準(zhǔn),再根據(jù)整車(chē)NVH性能目標(biāo)的要求確定各主要子系統(tǒng)的性能標(biāo)準(zhǔn)。這些子系統(tǒng)包括懸架系統(tǒng)、動(dòng)力總成懸置系統(tǒng)、車(chē)身、排氣系和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)等。

車(chē)身、車(chē)架結(jié)構(gòu)動(dòng)剛度分析結(jié)構(gòu)剛度方面的缺陷。動(dòng)力總成懸置系統(tǒng)的隔振研究是改善整車(chē)舒適性的重要內(nèi)容,液壓懸置系統(tǒng)的發(fā)展與完善使這一問(wèn)題得到較好的解決。排氣管懸置系統(tǒng)的隔振研究是為了改善動(dòng)力總成的激勵(lì)由排氣管傳遞給車(chē)身的振動(dòng),可以通過(guò)改變懸掛點(diǎn)位置、剛度來(lái)實(shí)現(xiàn)。懸架系統(tǒng)和轉(zhuǎn)向系統(tǒng),通過(guò)合理匹配懸架系統(tǒng)各參數(shù),可以改善整車(chē)平順性。制動(dòng)噪聲,通過(guò)對(duì)制動(dòng)盤(pán)等元件進(jìn)行有限元分析以及它的磨損特性對(duì)產(chǎn)生噪聲的影響等問(wèn)題的研究,可以改善制動(dòng)工況下的NVH特性。

NVH特性的研究不僅適用于整車(chē)新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)過(guò)程,而且適用于改進(jìn)現(xiàn)有車(chē)型乘坐舒適性的研究。同捷公司的某些底盤(pán)優(yōu)化項(xiàng)目,車(chē)身結(jié)構(gòu)不變,只改進(jìn)車(chē)架和底盤(pán),通過(guò)子系統(tǒng)分析,改善了動(dòng)力系統(tǒng)和排氣管懸置的NVH特性。

汽車(chē)NVH特性的研究在國(guó)外汽車(chē)工程界受到廣泛重視。各大汽車(chē)公司(如福特、戴姆勒一克萊斯勒等)都成立了專門(mén)的NVH研究機(jī)構(gòu).并且在汽車(chē)新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)過(guò)程中起著重要作用。

隨著人們對(duì)噪聲控制和生活環(huán)境要求的提高,為與國(guó)際汽車(chē)市場(chǎng)接軌同捷公司培養(yǎng)和發(fā)展了30余名優(yōu)秀的CAE工程師,率先對(duì)汽車(chē)NVH特性研究的應(yīng)用給予極大的關(guān)注和支持,不僅注重技術(shù)人員的培訓(xùn)和軟硬件的配備,還聘請(qǐng)了國(guó)內(nèi)外經(jīng)驗(yàn)豐富的專家進(jìn)行指導(dǎo)。截至目前,同捷汽車(chē)設(shè)計(jì)工程研究院CAE仿真與分析研究分院已成功完成了不同車(chē)型的仿真分析優(yōu)化項(xiàng)目,通過(guò)各個(gè)項(xiàng)目的經(jīng)驗(yàn)積累,同捷公司的NVH技術(shù)力量正不斷增強(qiáng),向國(guó)際先進(jìn)水平靠攏。《中國(guó)汽車(chē)報(bào)》(2004年11月15日第24版)

最佳的選擇就是用有限元處理結(jié)構(gòu)振動(dòng),邊界元模擬外聲場(chǎng)

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

車(chē)輛噪聲與控制

引言

隨著汽車(chē)工業(yè)的迅速發(fā)展,人們對(duì)于汽車(chē)的舒適性和振動(dòng)噪聲控制的要求越來(lái)越嚴(yán)格。據(jù)國(guó)外有關(guān)資料表明,城市噪聲的70%來(lái)源于交通噪聲,而交通噪聲主要是汽車(chē)噪聲。它嚴(yán)重地污染著城市環(huán)境,影響著人們的生活、工作和健康。所以噪聲的控制,不僅關(guān)系到乘坐舒適性,而且還關(guān)系到環(huán)境保護(hù)。然而一切噪聲又源于振動(dòng),振動(dòng)能夠引起某些部件的早期疲勞損壞,從而降低汽車(chē)的使用壽命;過(guò)高的噪聲既能損害駕駛員的聽(tīng)力,還會(huì)使駕駛員迅速疲勞,從而對(duì)汽車(chē)行駛安全性構(gòu)成了極大的威脅。所以噪聲控制,也關(guān)系到汽車(chē)的耐久性和安全性。因此振動(dòng)、噪聲和舒適性這三者是密切相關(guān)的,既要減小振動(dòng),降低噪聲,又要提高乘坐舒適性,保證產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)性,使汽車(chē)噪聲控制在標(biāo)準(zhǔn)范圍之內(nèi)。

噪聲的種類(lèi)

產(chǎn)生汽車(chē)噪聲的主要因素是空氣動(dòng)力、機(jī)械傳動(dòng)、電磁三部分。從結(jié)構(gòu)上可分為發(fā)動(dòng)機(jī)(即燃燒噪聲),底盤(pán)噪聲(即傳動(dòng)系噪聲、各部件的連接配合引起的噪聲),電器設(shè)備噪聲(冷卻風(fēng)扇噪聲、汽車(chē)發(fā)電機(jī)噪聲),車(chē)身噪聲(如車(chē)身結(jié)構(gòu)、造型及附件的安裝不合理引起的噪聲)。其中發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲占汽車(chē)噪聲的二分之一以上,包括進(jìn)氣噪聲和本體噪聲(如發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng),配氣軸的轉(zhuǎn)動(dòng),進(jìn)、排氣門(mén)開(kāi)關(guān)等引起的噪聲)。因此發(fā)動(dòng)機(jī)的減振、降噪成為汽車(chē)噪聲控制的關(guān)鍵。此外,汽車(chē)輪胎在高速行駛時(shí),也會(huì)引起較大的噪聲。這是由于輪胎在地面流動(dòng)時(shí),位于花紋槽中的空氣被地面擠出與重新吸入過(guò)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(guī)規(guī)定,從1996年10月起,客車(chē)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(jì)末進(jìn)一步降低到71dBA。日本的法規(guī)規(guī)定,小型汽車(chē)在今后十年內(nèi)噪聲標(biāo)準(zhǔn)控制在76dBA以下。國(guó)內(nèi)的一些大城市也計(jì)劃在2010年交通干線的噪聲平均值控制在70dBA以內(nèi)。而據(jù)國(guó)內(nèi)目前有關(guān)資料表明,國(guó)內(nèi)的大客車(chē)的噪聲許可值則不得超過(guò)82dBA,輕型載貨車(chē)為83 5dBA。由此可見(jiàn),我國(guó)在車(chē)輛噪聲控制方面還得狠下工夫。

噪聲評(píng)價(jià)

噪聲評(píng)價(jià)指標(biāo)主要是指車(chē)內(nèi)、外的噪聲值和振動(dòng)適應(yīng)性。評(píng)價(jià)方法可分為主觀評(píng)價(jià)和客觀評(píng)價(jià)。影響汽車(chē)噪聲主觀評(píng)價(jià)的主要因素是舒適性、響度和確定性,例如可以利用語(yǔ)義微分法進(jìn)行主觀評(píng)價(jià)。在客觀評(píng)價(jià)時(shí),可以采用PCNM噪聲測(cè)量裝置測(cè)量試驗(yàn)進(jìn)行分析;此外模擬技術(shù)中的有限元法(FEM)和邊界元法(BEM)也被廣泛應(yīng)用。

噪聲的控制

根據(jù)噪聲產(chǎn)生和傳播的機(jī)理,可以把噪聲控制技術(shù)分為以下三類(lèi):一是對(duì)噪聲源的控制,二是對(duì)噪聲傳播途徑的控制,三是對(duì)噪聲接受者的保護(hù)。其中對(duì)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(fā)動(dòng)機(jī)部位對(duì)激振力的響應(yīng)等,即改造振源和聲源。但是對(duì)噪聲源難以進(jìn)行控制時(shí),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(chē)的減振降噪水平與整車(chē)的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、可靠性及強(qiáng)度、剛度、質(zhì)量、制造成本和使用密切相關(guān)。

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