汽车--ppt课件

1汽车噪声与振动综述2汽车结构•汽车车身•动力系统(发动机,变速器)•动力系统辅助系统•底盘/悬架•空调控制系统•电气设备3什么是NVH?•噪声在20～10KHz的范围-以频率,声级和品质为特征-可能是不希望的(道路噪声问题)-可能是希望的(例如赛车)•振动-由身体所感知到的运动,主要在5Hz～50Hz的范围-以频率,幅度和方向为特征•不舒适性-令人不快的,刺耳的或者不协调的感觉NVH:Noise噪声,Vibration振动Harshness不舒适性4为什么要考虑NVH?•NVH对消费者来说是重要的–NVH可能导致顾客不满意和不舒适•NVH对消费者的满意度产生影响–大约所有问题的1/3是与NVH有关的•NVH影响理由•大约所有保修成本的1/5是与NVH有关的5汽车NVH的决定因素NVH的水平汽车系统子系统部件消费者要求政府法规企业要求和可行技术汽车标准61.安全性2.耐久性3.NVH4.动力性能5.性能/燃油经济性6.发动机控制与调节性能7.空调系统性能8.电子系统空调系统性能9.成本控制10.技术控制11.排放及环境性能12.安装空间/工效学13.质量控制14.安全措施15.重量控制汽车的性能7Boom噪声：低频嗡声噪音(20-100Hz)，嗡嗡的声音Clunk噪声：瞬时,低频,宽带噪声，金属噪声Drone,Moan噪声：大振幅，80-200Hz的噪声，嗡嗡声Groan噪声：启动时产生的100-150Hz的扰动噪声，嘎吱声Growl噪声：在100-1000Hz范围内的宽带噪声，轰鸣声Harshness不舒适性：噪声与振动的结合,导致一种道路上的不舒适感觉Rattle噪声：金属零件接触产生的噪声，通常是随机的Rumble噪声：宽频带的噪声100-500Hz,，振幅不同，隆隆声Shake颤动：低频率(20Hz)纵向的或者横向的振动Shudder抖动：汽车纵向的低频率(20Hz)振动Squeal噪声声：长声尖叫TickandHash噪声：从发动机箱体发出的混杂的噪声，嘀嗒声和刺耳声Whine噪声：200-2000Hz的声音,通常是一个音调和它的谐波，猫叫噪声NVH中涉及到的一些噪声术语8汽车NVH类别按照频率:•低频•中频•高频按照来源-途径-接收•来源•途径•接收按照构造•车身•动力系统•底盘•……按照特殊的专题•空气动力噪声•结构噪声•风激噪声•道路噪声•滑音和冲击噪声9汽车NVH–汽车车速–发动机转速动力传动系统NVH路面噪声风激励噪声汽车车速Speed1030507090110130150SpeedWindNVHRoadNVHPowertrainNVHPowertrainNVHDominanceRoadNVHDominanceWindNVHDominance10道路及PT振动道路及P/T噪声风激励噪声P/T声品质0Hz100Hz250Hz800Hz5000Hz汽车NVH–频率11有限元分析•FEA对于低频率分析非常准确•FEA可以用来分析系统/部件NVH问题•FEA可以用来做整车NVH分析边界元分析•FEA可以用在有限的或者封闭的结构/空间上，如果这个空间非常大或者不受限制,FEA将会太大而不能够模拟和计算。•BEA则可以用在以上条件统计学的能量分析123456123456软件:•AutoSEA•SEAS•对于高频使用(400-10,000Hz)•用于计算声学的辅助系统：内部噪声,风激噪声•用于计算结构的子系统分析方法12NVHCAECAE的重要性•降低成本.缩小模型.•节省时间•可供选择的设计•多功能分析•强度设计广泛地用在汽车发展上•目标设置和分解•整车NVH分析•系统和子系统NVH分析•零部件NVH分析设计(CAD)现有的汽车平台CAE模型模型测试FEA模态合成混合测试/CAE统计学的能量分析(空气动力噪声)FEA模态合成统计学的能量分析(空气动力噪声)中频改善0Hz100Hz250Hz5000Hz13用于振动分析的CAE功能描述模态分析提供结构模态形状和频率动力学分析提供结构力,速率,移位,传递功能软件:Nastran,I-DEAS,Cosmos,Ansys,etc.用于声学分析的CAE1.一维排气管噪声/进气口噪声:WAVE/GT-Power2.三维表面辐射噪声:Sysnoise,Comet,SEAM3.三维声学的腔,风激励噪声:RadiossNVHCAE14NVH测试4口后部混合器10m10m10m10m10m10m7.5m7.5m3m50m麦克风麦克风A-AB-B10m10m10m10m10m10m7.5m7.5m3m50m麦克风麦克风10m10m10m10m10m10m7.5m7.5m3m50m10m10m10m10m10m10m7.5m7.5m3m10m10m10m10m10m10m7.5m7.5m3m50m50m麦克风麦克风A-AB-B•道路测试•实验室测试1.振动测试:模态测试,动力响应测试2.声学测试:孔的噪声,内部噪声3.敏感性测试/传递功能测试:噪声衰减,由结构振动产生的噪声发动机AcceleratorAcceleratorHammer发动机发动机AcceleratorAcceleratorHammer测试条件–WOT:大开度节气门–POT:部分开度节气门–Idle:自然空转和停车空转–向下滑行–向上滑行–起动停车–踩油门踏板和松开油门踏板15NVH评价汽车NVH的两种评价•内部的NVH评价•行驶噪声评价MicrophoneAccelerometerMicrophoneAccelerometer客观的评价:•驾驶员和乘客耳朵处的噪声大小:声级和声品质•地板和椅子上的振动•方向盘的振动•座位和人们身体的振动•主观等级:级度12345678910不能接受接受的过渡可以接受接受对象所以顾客绝大多数顾客比较挑剔的顾客受过培训的人员踩油门踏板松开油门踏板16•声音品质旁通噪声为什么关心通过噪声?•消费者关心噪声污染•政府规定噪声标准20世纪80年代汽车工业的声音品质•声音与频率和发动机转速有关•声音内容影响听力•所有的汽车噪声可以影响消费者的满意度•零部件声品质•对消费者的满意度很重要-购买经验(关门的声音)-使用经验(动力系统/排气)•汽车品牌效应-品牌形象(动力系统)197019741984199582807774dB(A)71197019741984199582807774dB(A)7117整车NVH1.模态分离策略2.模态合成分析3.源–通道–接受体模型18频率(Hz)5101520253035404550车身/车架车身第一阶垂向弯曲模态27.5Hz车身第一阶横向弯曲模态29.7Hz车身扭转模态25.4Hz方向盘方向盘第一阶垂向弯曲模态33.5Hz方向盘第一阶横向弯曲模态36.2Hz底盘前车架上下跳动模态12.6Hz后车架上下跳动模态14.8Hz动力装置前后移动模态7.2Hz左右移动模态6.1Hz上下移动模态8.3Hz横向摇转模态13.5Hz纵向摇转模态10.3Hz左右摇转模态12.4Hz排气系统第一阶垂向弯曲模态23.2Hz第一阶横向弯曲模态35.5Hz第一阶扭转模态42.7Hz怠速频率模态分离策略目的:在制造发展的开始为所有系统和部件设置模态频率整车NVH•模态表-模态平面图安置-减小连接附件•为汽车程序设计和目标设置提供一个标准的模态分析策略19整车NVH模态合成分析……其他系统整车模型动力装置系统车体结构模型车体声学模型排气系统模型车架模型……其他系统整车模型动力装置系统车体结构模型车体声学模型排气系统模型车架模型车架模型动力总成模型车身结构模型轮胎模型排气系统模型悬挂模型传递轴系模型车身声学模型稳定杆模型方向盘系统模型CCCCCCCCCCCCCCCCCC轮胎模型CC悬挂模型CC车架模型动力总成模型车身结构模型轮胎模型排气系统模型悬挂模型传递轴系模型车身声学模型稳定杆模型方向盘系统模型CCCCCCCCCCCCCCCCCC轮胎模型CC悬挂模型CC20多通道分析源–通道–接受体模型整车NVHiFjPiFPjPPP源通道源接受体源源源源源通道通道iFjPiFPjPPP源通道源接受体源源源源源通道通道InteriorSound&VibrationNoisepath1Noisepath2Noisesource1Vibrationsource1Noisesource2NoisesourceN……Vibrationsource2VibrationsourceN……Vibrationpath1Vibrationpath2Vibrationpath…Noisepath…InteriorSound&VibrationNoisepath1Noisepath2Noisesource1Vibrationsource1Noisesource2NoisesourceN……Vibrationsource2VibrationsourceN……Vibrationpath1Vibrationpath2Vibrationpath…Noisepath…•噪声源–动力系统–风–道路–其它•通道(结构激励和空气激励)–底盘–车身–内部–其它•接受体–驾驶者和乘客的耳朵–驾驶者和乘客的手(方向盘)–驾驶者和乘客的脚(踏板,脚趾板)–驾驶者和乘客(座椅)21道路/悬架/底盘NVH•激励–道路表面形状–轮胎刚性和压力–轮胎补丁长度和形状–轮胎宽度和尺寸–汽车车速•路径隔离–悬架隔离–结构样式:控制臂,稳定器闩,等等.–轮胎弯曲的模式和声学的模式•响应:车身敏感度源22风激励NVH•风激励噪声:这种噪声由汽车周围的空气运动而产生•激励:–空气动力学的湍流–空腔共鸣–其它:天线涡流,挡风玻璃涡流•路径–没有密封的空洞和缝隙–通过部件传递•控制:–汽车外形–密封60miles/hour源23源:动力系统NVH动力系统动力系统动力装置传动系统排气进气隔振器发动机变速器动力装置24发动机噪声和振动气体压力扭矩惯性扭矩不平衡力及运动x两大振动源:1.由惯性力和运动件的运动产生2.由气体压力产生源:动力系统NVH2501234560123456frequencyratioTransmissibility4.03.02.01.0PowerplantIsolationAreaMountMountMountMountMountMount结构性负荷:动力装置的隔振问题隔振器隔离设计的三个条件1.振动从主动的一边向被动的一边衰减2.动力装置6个刚性模态的模态解藕3.必须确定横向转动模态频率2ernff源:动力系统NVH26变速箱分动器后传递轴后驱动桥后半轴前传递轴前驱动桥前半轴支撑轴承万向节平衡面传动系NVH•一阶次传动系统激励(动力不平衡)•变速器齿轮猫叫噪声(齿轮动力啮合力)•不等速万向节连接的传动轴的二阶次激励激励力源:动力系统NVH27歧管Plenum进气和排气NVHLight-offCatalystUnderbodycatalystPowerPlantFlexDecouplerY-PipeHotEndResonatorMufflerColdEndLight-offCatalystUnderbodycatalystPowerPlantFlexDecouplerY-PipeHotEndLight-offCatalystUnderbodycatalystPowerPlantFlexDecouplerY-PipeHotEndResonatorMufflerColdEndResonatorMufflerColdEnd排气系统电磁感应系统排气管喷嘴源:动力系统NVH28传递通道控制1.吸声与隔声系统:噪声吸收和隔离2.振动隔离和衰减•传递通道分析是一种非常简便快捷的获得内部噪声和振动的方法•噪声源贡献非常清楚•传递通道灵敏度非常清楚•不同源可以通过内部噪声和振动来平衡•例如,如果使导致内部噪声的排气管噪声较大地降低,那么排气管噪声可能很大传递通道分析的好处传递通道控制