車身結(jié)構(gòu)分析—車身振動及噪聲講解

1、車身結(jié)構(gòu)分析車身振動及噪聲講解 車身噪聲分為空氣動力噪聲、機械性噪聲、空腔共鳴噪聲。 （1）空氣噪聲有外部、發(fā)動機、傳動、行駛系等引發(fā)的。 （2）機械噪聲是車身受激勵而振動力學行為而引發(fā)。 （3）空腔共鳴是由于車內(nèi)聲波在車內(nèi)相互干涉或形成共振而加強，該激勵也會加劇車身的振動。 （4）對于轎車一階共鳴在70-90Hz，二階為130-160Hz，后座一般比前座噪聲大。車身噪聲31：噪聲：車速 發(fā)動機轉(zhuǎn)速的關(guān)系動力系統(tǒng) NVH路噪Road Noise風噪Wind Noise車速VdB5進氣系統(tǒng)NVH空濾器諧振腔四分之一波長管進氣口噪聲殼體的輻射噪聲6動力總成動力總成的彎曲模態(tài)動力總成的輻射噪聲懸置位

2、置的振動附件的振動及輻射噪聲發(fā)動機噪聲線性度曲線8引起的問題曲軸共振曲軸的應(yīng)力集中和斷裂曲軸扭轉(zhuǎn)振動阻尼器橡膠阻尼器液壓阻尼器9變速器嘯叫齒輪嚙合噪聲k(t)e(t)XaXb傳遞圖齒輪制造精度不夠齒輪匹配對中不好齒輪材料不好嘯叫的原因：齒輪嚙合不好10傳遞軸系第一階傳遞軸激勵傳遞齒輪嘯叫2階激勵車身噪聲（NVH測試）2、空氣動力噪聲CFD分析和車內(nèi)聲場模擬防火墻在125Hz漏生嚴重防火墻漏聲嚴重2、空氣動力噪聲CFD分析和車內(nèi)聲場模擬2、空氣動力噪聲模擬建立和網(wǎng)格劃分2、空氣動力噪聲模擬有限元分析（84Hz）2、空氣動力噪聲模擬有限元分析（100Hz）2、空氣動力噪聲模擬有限元分析（135Hz

3、）2、空氣動力噪聲模擬有限元分析（137Hz） 3：振動噪聲車身板局部振動特性振動頻率決定NVH的因素 20顧客的要求政府法規(guī)公司的需要和技術(shù)能力競爭車 （1）聲音三要素是指聲音強弱、音調(diào)高低和音質(zhì) （2）噪聲三要素度量系統(tǒng)： 1）從客觀物理量出發(fā)用聲壓和聲壓級、聲強和聲強級、聲功率和聲功率級、噪聲頻譜特性等來分析描述 2）從人聽覺出發(fā)用響度和響度級、各種計權(quán)網(wǎng)絡(luò)聲級和感覺聲級等 3）A計權(quán)聲級是模擬人耳對40方純音的響度，其低頻、中段頻（1000Hz以下）有較大的衰減；B計權(quán)聲級是模擬人耳對70方純音的響度，它對信號的低頻段有一定衰減；C計權(quán)聲級是模擬人耳對100方純音的響度，在整個頻率范圍

4、內(nèi)有近乎平直的響應(yīng)。三者的主要差別是對噪聲低頻成分的衰減程度，A衰減最多，B次之，C最少。聲音三要素聲壓級聲功率級 基準聲壓 基準聲功率 參考聲強聲強級分貝計算分貝合成兩個獨立聲源發(fā)出的聲功率可以代數(shù)累加：總聲功率級：總聲強級分貝計算聲壓合成總聲壓：若噪聲源聲級相同在等聲源距離處產(chǎn)生的總噪音級為分貝計算兩個不同 噪聲級同時作用總噪聲級為和分貝計算 （1）根據(jù)分貝的數(shù)學表達形式，兩個噪聲級相差一個dB，聲壓相差呈10為底的指數(shù)變化，差異很大，所以聲壓級較小的噪音對噪聲級合成貢獻小，在一個噪聲級超出另一個噪聲級6個分貝以上時，較小的噪聲源可以忽視。 （2）在車身設(shè)計中，我們強調(diào)的是對最強聲源的分析

5、分貝合成 等強度曲線 （1）人耳能接受頻率在20-20kHz，低于20Hz為次聲波，高于20kHz為超聲波 （2）人耳感覺和聲壓及頻率相關(guān)，分析頻率引出等響度級概念，以1000Hz作為基準音響度級Phon（方）來度量 （3）響度的概念，Sone（宋）響度和等響曲線響度和響度級關(guān)系：為響度級為響度響度和等響曲線HEAD聲學測量儀 響度級與等響曲線圖：等響曲線聽覺清晰因子頻率(hz)63125250500100040008000聲壓(dB)10397.59286.5817070行駛條件加速勻速70km/h混泥土勻速35km/h碎石路聲級dB70-8466-7466-77美國SAE標準1 概念 （1

6、）主動控制在聲源外施加力場來抵消噪聲或依靠力源衰減、抑制振動來降低噪聲源噪聲輻射 （2）被動控制無外加力場和能量輸入的控制方法，如消聲、隔聲等控制方法。 （3）對一般汽車而言空氣動力學噪聲較小，所以車身結(jié)構(gòu)振動引發(fā)噪聲是首要關(guān)注的方向。噪聲控制車身振動噪聲控制1：車身結(jié)構(gòu)性控制： （1）發(fā)動機和底盤車身等固有頻率錯開；發(fā)動機隔振，減小聲源輸入。 （2）車頂?shù)匕宓葮?gòu)件固有頻率和車身錯開；地板等采取安裝隔振材料。 （3）提高車身支撐點的受力剛性，減小振動，在車身薄板設(shè)置加強筋、涂裝吸能材料減低輻射、阻尼材料衰減振動。 （4）車身外形設(shè)計流暢、減小氣動摩擦。 （5）干擾噪聲傳播路徑，使噪聲輻射最小化

7、。車身噪聲控制 2 ：吸聲等吸能材料控制，隔聲、減振、緩壓等材料控制： （1）吸聲材料，將聲轉(zhuǎn)化為熱能；吸聲結(jié)構(gòu)將聲能集中在特定小空間內(nèi)共振消耗而達到整體效果做好。 （2）隔聲材料，透氣性差的材料如鋼板等。 （3）減振材料，高振動衰減率的材料，高阻尼材料。 （4）緩沖材料，軟材料系，用以緩沖振動。36振動通道的控制（1）車身結(jié)構(gòu)的控制：提高結(jié)構(gòu)和支架的剛度, 阻止振動的傳遞（2）隔振器（3）吸振器（4）阻尼材料振動通道控制的方法有: 1）乘座質(zhì)量(Ride quality)是車內(nèi)振動最主要的衡量指標。發(fā)動機的振動通過隔振器傳遞到車體再傳到椅子上，地面的振動通過懸掛系統(tǒng)傳到車體然后傳到椅子上。人

8、直接從椅子的振動感覺到舒適與否；另外，手扶著方向盤會感受到振動，腳踩著地板也會接受振動；人體對振動的感覺來自這三個位置。地板(或者是椅子的支架)的振動反應(yīng)了車體本身的特性，同時又是對椅子的振動輸入。椅子的振動與地板的輸入和椅子的結(jié)構(gòu)特征有關(guān)。 2）人體各個部位對振動敏感的頻率是不一樣的。手的敏感頻率是8到16赫茲。坐著的時候?qū)φ駝拥拿舾蓄l率：在垂直方向為4到8赫茲，而在橫向為1到2赫茲。車身振動車身的剛度在整車剛度中占有很大成份整車剛度和部件剛度的貢獻的測量：1）整車彎曲剛度2）整車扭轉(zhuǎn)剛度3）每個部件的貢獻車身剛度車身剛度車身剛度測量裝置 a)測量彎曲剛度（左、右同向加載Fb） b)測量扭轉(zhuǎn)

9、剛度（左、右反向加載Fd）當薄板以某一頻率振動時，振形函數(shù)為 車身板局部振動特性振動頻率當kn1時，得到薄板的最低自然頻率 板件分析 地板頂棚后背箱驗證試驗車身主要板件示意圖板件聲振頻譜板件聲振模態(tài)和貢獻量分析板件結(jié)構(gòu)優(yōu)化和阻尼片布置高靈敏度頻率前圍板某白車身一階彎曲模態(tài)38HZ某白車身二階彎曲模態(tài)52HZ某白車身二階扭轉(zhuǎn)模態(tài)38HZ 車身關(guān)鍵框架結(jié)構(gòu)影響彎扭轉(zhuǎn)模態(tài)頻率。頻率在70 Hz以下時,車身模態(tài)主要為主振型,該頻段的模態(tài)特性對整車的動態(tài)性能有重要影響。 在白車身自由模態(tài)計算中,前六階模態(tài)為剛體模態(tài),從第七階開始為彈性模態(tài)（一階彈性模態(tài)一般在20HZ之后）。車身頂蓋會有明顯的局部模態(tài) （

10、1）在彈性模態(tài)中會出現(xiàn)許多局部模態(tài),它們往往是由車身局部剛度薄弱產(chǎn)生。根據(jù)局部模態(tài)的振型特點可以進行有針對性的車身局部薄弱結(jié)構(gòu)的改進或加強。 （2）白車身零件的板厚、橫截面形狀及連接狀態(tài)是決定其模態(tài)頻率的主要因素。一般車身A柱、C柱的剛度及其和頂蓋的連接剛度是影響白車身整體一階扭轉(zhuǎn)模態(tài)頻率的“敏感區(qū)”。車身振動車身結(jié)構(gòu)減振設(shè)計： （1）總體結(jié)構(gòu)布置設(shè)計（避開共振，抑制振動） （2）車身隔振 1）振動結(jié)構(gòu)傳遞處安裝彈簧等 2）合理選擇發(fā)動機和車身（或車架）懸置結(jié)構(gòu)，合理選擇懸置結(jié)構(gòu)元件的屬性 （1）良好的隔振性能，垂直方向要求較柔軟； （2）較大的側(cè)向剛性，保持支承車身的穩(wěn)定性； （3）良好的耐

11、久性。 3）對于貨車，應(yīng)該合理設(shè)置駕駛室的懸置位置 板殼零件剛度（抑制振動）設(shè)計上的考慮板殼零件的剛度取決于零件的板厚及形狀曲面和棱線造型、拉延成型時零件的棱作硬化在內(nèi)部大型板件上沖壓出加強筋若不允許出現(xiàn)加強筋，可在零件上貼裝加強板可用沉孔來加強剛度 在結(jié)構(gòu)設(shè)計中，對車身懸置裝置點的位置設(shè)置、懸置點數(shù)量的選擇、懸置裝置的形式和橡膠墊彈性的特性的確定，應(yīng)考慮以下幾個方面： （1）整車結(jié)構(gòu)剛度在車架與車身之間的分配關(guān)系以及剛度的傳遞； （2）車架與車身裝配連接位置的精確度； （3）隔振效果和行使中車身的穩(wěn)定性； （4）車架振動特性及振動點； （5）懸置裝置中橡膠墊的受力狀況及耐久性； （6）車架的

12、受力狀況。圖K與/ 的關(guān)系1）合理采用隔振措施改善系統(tǒng)傳遞特性圖4-58附加橫梁與縱梁的連接1附加橫梁2發(fā)動機3橡膠元件2）車架和發(fā)動機間安裝合理的懸置機構(gòu)圖4-59懸置結(jié)構(gòu)a) 壓縮型b) 剪切型 1車架2車身3）合理選擇發(fā)動機懸置元件的特性液壓懸置結(jié)構(gòu)剖面示意圖懸置的動特性a) 動剛度曲線b) 阻尼損失角曲線 （1）車身設(shè)置懸置時在車身地板骨架和車架應(yīng)裝置橡膠墊承受拉壓兩種載荷； （2）固定螺栓要有一定的預緊力； （3）數(shù)目不宜過多也不宜過少； （4）良好的隔振性能，垂直方向要求相對較柔軟； （5）較大的側(cè)向剛性，保持支承車身的穩(wěn)定性； （6）良好的耐久性。車身懸置 駕駛室懸置系統(tǒng)設(shè)計過程涉及到兩個部門的協(xié)作。 1）設(shè)計開始階段，首先由底盤設(shè)計部門確定整車主懸架力學參數(shù)并將數(shù)據(jù)遞交給駕駛室設(shè)計部門，駕駛室設(shè)計部門根據(jù)所確定的主懸架參數(shù)在考慮駕駛室平順性的基礎(chǔ)之上確定駕駛室懸置系統(tǒng)的設(shè)計參數(shù)。隨后對其進行常規(guī)分析(如強