9汽車車身及整車噪聲解析

主講：胡愛軍汽車振動與噪聲掌握1第9章車身及整車噪聲9.1車身構(gòu)造噪聲及其掌握9.3汽車整車噪聲及掌握9.2車內(nèi)噪聲及掌握9.4汽車噪聲有源掌握29.1車身構(gòu)造噪聲及其掌握車身構(gòu)造噪聲主要由兩局部組成：一是車身構(gòu)造振動噪聲；二是空氣與車身之間的沖擊和摩擦噪聲，即空氣動力學噪聲。通常狀況下，車身構(gòu)造振動噪聲對車身構(gòu)造噪聲的奉獻要大于空氣動力學噪聲。車身構(gòu)造振動噪聲的影響因素：車身構(gòu)造、發(fā)動機安裝方式、各種鼓勵源特性等?？諝鈩恿W噪聲的影響因素：車身外形、車速。39.1車身構(gòu)造噪聲及其掌握車身構(gòu)造噪聲產(chǎn)生氣理及特性1.車身構(gòu)造振動噪聲車身的各種板壁和骨架構(gòu)造，在發(fā)動機和路面凹凸不平的振動鼓勵下，會產(chǎn)生構(gòu)造振動輻射噪聲。車身構(gòu)造振動噪聲頻率范圍為20~300Hz左右，其中車身骨架構(gòu)造振動噪聲頻率為20~30Hz，壁板的振動噪聲頻率為30~300Hz。承載式車身比非承載式車身更簡潔產(chǎn)生構(gòu)造振動噪聲。2.空氣動力學噪聲產(chǎn)生氣理：空氣通過車身縫隙或孔道進入車內(nèi)而產(chǎn)生的沖擊噪聲；空氣流過車身外凸出物而產(chǎn)生的渦流噪聲；空氣與車身的摩擦噪聲。49.1車身構(gòu)造噪聲及其掌握車身構(gòu)造噪聲產(chǎn)生氣理及特性2.空氣動力學噪聲產(chǎn)生氣理：空氣通過車身縫隙或孔道進入車內(nèi)而產(chǎn)生的沖擊噪聲；空氣流過車身外凸出物而產(chǎn)生的渦流噪聲；空氣與車身的摩擦噪聲。車速：由于空氣阻力與汽車行駛速度的平房成正比，因此，汽車高速行駛時，空氣動力學噪聲較大。車身外形：空氣動力學噪聲因轎車、客車、貨車等車型不同而有所差異。但是，無論何種汽車，假設(shè)車身外形外表制造粗糙、車身流線型差、車窗調(diào)整裝配不當、窗外凸出物過多等，都會增大車身的空氣動力學噪聲。59.1車身構(gòu)造噪聲及其掌握車身構(gòu)造噪聲的掌握主要措施：1.改進車身構(gòu)造設(shè)計車身時，盡量避開發(fā)動機、底盤的共振頻率以及鼓勵力頻率與車身整體的固有頻率全都，防止整體共振；將車身的各主要局部的固有頻率錯開以避開車身局部共振。提高車身支撐受力點四周的剛性，使振動減小以降低噪聲。車身的板件在外鼓勵源作用下，極易產(chǎn)生振動并輻射噪聲，因此，它是主要掌握對象。可實行以下方法抑制振動和噪聲：(1)增加板殼件的剛度：設(shè)置加強筋；(2)增加板殼件的阻尼：加裝阻尼帶或粘貼阻尼材料；(3)降低板殼件的噪聲輻射效率：涂降噪吸聲材料。69.1車身構(gòu)造噪聲及其掌握車身構(gòu)造噪聲的掌握主要措施：2.削減外部振動輸入車身本身沒有鼓勵源，其鼓勵一般來自外部。承受彈性阻尼支撐安裝固定車身，并對發(fā)動機隔振。在確定發(fā)動機安裝位置和支撐剛度時，錯開各部件和整體的固有頻率，以避開“振動反響”現(xiàn)象。3.改進車身外形承受流線型車身并盡量削減凸出部件。對于必需暴露在外的部件要盡可能設(shè)計成流線型，這樣可以減小空氣渦流，減小空氣與車身的撞擊與摩擦。79.2車內(nèi)噪聲及其掌握

車內(nèi)噪聲汽車內(nèi)部噪聲不但增加駕駛?cè)藛T的疲憊，而且影響車輛行駛安全。車內(nèi)噪聲主要取決于乘坐室的減振隔聲性能，重量輕的承載式車身構(gòu)造和類似的減輕車身重量的措施被認為可能增大車內(nèi)噪聲，尤其是低頻噪聲，低頻噪聲頻率主要為20~200Hz。車身壁板的振動和噪聲有嚴密關(guān)系，且乘坐室空腔的共振會放大噪聲。解決方法是在車輛設(shè)計階段，利用現(xiàn)代振動力學與聲學分析方法，猜測車內(nèi)噪聲特性，實現(xiàn)優(yōu)化設(shè)計；并通過實車測試，改進設(shè)計及工藝，使得車內(nèi)噪聲處于最優(yōu)水平，最大限度地改善車輛乘坐舒適性，減輕駕乘人員的疲憊。89.2車內(nèi)噪聲及其掌握車內(nèi)噪聲的產(chǎn)生氣理、特性及傳播途徑1.車內(nèi)噪聲的產(chǎn)生氣理及傳播途徑汽車是一個含有多種聲源的機器，其運行過程中消失的噪聲，如下圖：99.2車內(nèi)噪聲及其掌握車內(nèi)噪聲的產(chǎn)生氣理、特性及傳播途徑1.車內(nèi)噪聲的產(chǎn)生氣理及傳播途徑對車內(nèi)噪聲來源而言，其主要聲源有：發(fā)動機噪聲、進排氣噪聲、冷卻風扇噪聲及底盤噪聲。車外噪聲要向車內(nèi)傳播，有兩個途徑：一是通過車身壁板上的孔、縫直接傳入車內(nèi)；二是車外噪聲波作用于車身壁板，激發(fā)壁板振動，形成振動噪聲。振動源：一是發(fā)動機、底盤工作時產(chǎn)生的振動；二是路面鼓勵產(chǎn)生的振動。各振動源產(chǎn)生的振動通過車身各支點鼓勵車身壁板猛烈振動，并向車內(nèi)輻射猛烈的噪聲，即固體傳聲。109.2車內(nèi)噪聲及其掌握車內(nèi)噪聲的產(chǎn)生氣理、特性及傳播途徑1.車內(nèi)噪聲的產(chǎn)生氣理及傳播途徑發(fā)動機、底盤和路面作為振源均可激發(fā)出車內(nèi)噪聲，其傳播途徑可分為空氣傳聲和固體傳聲。其中經(jīng)由空氣傳播的噪聲主要是發(fā)動機外表輻射噪聲和空氣動力學噪聲，經(jīng)固體傳播的噪聲主要是發(fā)動機、底盤、路面及氣流引起車身振動而向車內(nèi)輻射的噪聲。119.2車內(nèi)噪聲及其掌握車內(nèi)噪聲的產(chǎn)生氣理、特性及傳播途徑1.車內(nèi)噪聲的產(chǎn)生氣理及傳播途徑一般狀況下，其中經(jīng)由空氣傳播的噪聲主要是發(fā)動機外表輻射噪聲和空氣動力學噪聲，經(jīng)固體傳播的噪聲主要是發(fā)動機、底盤、路面及氣流引起車身振動而向車內(nèi)輻射的噪聲。500Hz以上，空氣聲傳導占主導地位，400Hz以下，固體傳聲占主導地位。129.2車內(nèi)噪聲及其掌握車內(nèi)噪聲的產(chǎn)生氣理、特性及傳播途徑2.封閉車廂空腔共鳴現(xiàn)象空腔共鳴：汽車車身形成肯定外形的封閉空腔，所以會發(fā)生與封閉管道類似的共振現(xiàn)象。用模態(tài)疊加法分析封閉空間聲場。當外界振動鼓勵頻率或聲鼓勵頻率等于車廂聲腔固有頻率時，車廂產(chǎn)生空腔共鳴，使得車內(nèi)噪聲增加。139.2車內(nèi)噪聲及其掌握車內(nèi)噪聲的產(chǎn)生氣理、特性及傳播途徑3.車室內(nèi)的風振現(xiàn)象當高速行駛時翻開一車窗，車室相當于一個亥姆霍茲共振腔，其共振頻率為：風振：當汽車行駛時所產(chǎn)生的渦流與窗框相沖擊所產(chǎn)生的壓力波動頻率與f0相等時，車室內(nèi)就會產(chǎn)生空氣共振，稱為風振。風振產(chǎn)生與汽車的外形尺寸、車窗大小、車窗開啟面積、車速等因素有關(guān)。風振幅度的打算因素：車身特性、渦流與窗框沖擊的強度。車速增加，沖擊強度及頻率上升。149.2車內(nèi)噪聲及其掌握車內(nèi)噪聲的產(chǎn)生氣理、特性及傳播途徑4.車內(nèi)轟鳴聲產(chǎn)生氣理當汽車已某些特定的速度行駛時，或發(fā)動機以某些特定轉(zhuǎn)速工作時，在乘坐室產(chǎn)生的很大峰值的噪聲——車內(nèi)轟鳴聲。車內(nèi)轟鳴聲有如下特點：(1)在頻譜圖上與其相鄰的頻率成分相比，具有很高的聲壓峰值，且頻帶很窄，接近于純音；(2)有明顯的頻率帶寬性質(zhì)，一般在20~200Hz內(nèi)；(3)伴隨轟鳴聲的消失，乘坐室產(chǎn)生駐波，轟鳴聲頻率接近乘坐室空腔固有頻率。159.2車內(nèi)噪聲及其掌握車內(nèi)噪聲的產(chǎn)生氣理、特性及傳播途徑4.車內(nèi)轟鳴聲產(chǎn)生氣理車內(nèi)轟鳴聲產(chǎn)生氣理：(1)車輛在壞路行駛時的低頻轟鳴聲：由于路面凹凸不平導致輪胎承受位移變形，振動通過懸架系統(tǒng)傳入車身；(2)低速轟鳴聲：在低速區(qū)域由發(fā)動機轉(zhuǎn)矩的變化而成為扭轉(zhuǎn)振動的鼓勵源，驅(qū)動系統(tǒng)的扭轉(zhuǎn)振動、后懸架的扭曲振動通過車架傳遞，引起車身整體彎曲振動，最終在車內(nèi)形成低速轟鳴聲；(3)中速轟鳴聲：在中速區(qū)域作為激振力的發(fā)動機轉(zhuǎn)矩的變化、旋轉(zhuǎn)體的不平衡，使車身振動，產(chǎn)生轟鳴聲；(4)高速轟鳴聲：發(fā)動機活塞和連桿等引起的慣性力及慣性力偶矩，使車身振動，產(chǎn)生轟鳴聲。169.2車內(nèi)噪聲及其掌握車內(nèi)噪聲的產(chǎn)生氣理、特性及傳播途徑5.輪胎間接噪聲定義：輪胎作為直接或間接激振源，將振動傳給車身并在車內(nèi)產(chǎn)生噪聲。輪胎間接噪聲分為兩類：一類是以輪胎不均與為主要緣由，使得輪胎本身成為激振源，產(chǎn)生噪聲；另一類是路面凹凸不平，引起輪胎彈性振動并以車身為媒介發(fā)生車內(nèi)噪聲。(1)重擊噪聲車輛行駛時，以輪胎不均勻波形和不均勻波形的高次成分引起的噪聲。車速40~80Km/h時最明顯；(2)敲打噪聲輪胎不均勻波形的高次成分與發(fā)動機、傳動系的噪聲相互干預而發(fā)生的噪聲。常發(fā)生在車速70~110Km/h以上時，在后座能明顯覺察到。179.2車內(nèi)噪聲及其掌握車內(nèi)噪聲的產(chǎn)生氣理、特性及傳播途徑5.輪胎間接噪聲(3)坎坷噪聲由輪胎不均勻波形的2次、3次成分引起的，頻率在50Hz左右、壓迫感強的噪聲。常發(fā)生在車速100Km/h以上；(4)道路噪聲由路面凸凹不平引發(fā)的噪聲。可分為三類：1)狹義道路噪聲：砂石路和粗糙有規(guī)章的凸凹不平路面引發(fā)的噪聲。2)磚砌路噪聲：鋪軌道和鋪石塊路面引發(fā)的噪聲。3)路面接縫噪聲：路面接縫處引發(fā)的沖擊噪聲。189.2車內(nèi)噪聲及其掌握車內(nèi)噪聲掌握方法從噪聲掌握原理上歸納，掌握車內(nèi)噪聲的措施有：減弱噪聲源輻射強度、隔絕噪聲傳播途徑、吸聲處理、外表阻尼處理、掌握乘坐室的共鳴和風振等。1.減弱噪聲源輻射強度對發(fā)動機承受屏蔽和隔振措施，可以降低其聲能和振動輸入能量，到達降低車內(nèi)噪聲的目的。2.隔絕噪聲傳播途徑1)隔振利用具有彈性和阻尼的材料來對車身進展隔振，改善振源和車身之間的振動傳遞關(guān)系。措施：在連接處加裝橡膠墊或液壓懸置；優(yōu)化支承構(gòu)造，改善隔振器性能；對車身涂防振涂料等。199.2車內(nèi)噪聲及其掌握車內(nèi)噪聲掌握方法2.隔絕噪聲傳播途徑2)隔聲利用隔聲材料和隔聲構(gòu)造對乘坐室進展隔聲處理，隔聲的重點部位一般是前壁和前圍。隔聲對高頻噪聲掌握較為有效，對低頻噪聲效果較差，尤其是30~50Hz噪聲。為了提升隔聲性能，一般承受雙壁構(gòu)造，并在兩夾層之間充填吸聲材料。隔聲重點頻率范圍：汽油機200~4000Hz柴油機1000~4000Hz209.2車內(nèi)噪聲及其掌握車內(nèi)噪聲掌握方法2.隔絕噪聲傳播途徑2)隔聲219.2車內(nèi)噪聲及其掌握車內(nèi)噪聲掌握方法3.吸聲處理在乘坐室壁板上布置吸聲材料，可以有效降低乘坐室內(nèi)混響作用，降低車內(nèi)噪聲。汽車上常用吸聲材料分為：多孔質(zhì)材料、孔板構(gòu)造體、膜狀材料。目前，汽車內(nèi)飾材料都充分考慮了吸聲要求。乘坐室的吸聲處理，重點在頂棚構(gòu)造；此外，地板和側(cè)壁也需要作吸聲處理。在選擇內(nèi)飾、襯墊材料時，應盡量選擇本身具有吸聲性能的材料，同時對隔聲性能加以考慮，以實現(xiàn)用最少的材料、最簡潔的構(gòu)造來掌握車內(nèi)噪聲。229.2車內(nèi)噪聲及其掌握車內(nèi)噪聲掌握方法4.外表阻尼處理技術(shù)阻尼降噪的方法是在發(fā)生振動的金屬薄板上涂貼阻尼材料，通過抑制其振動降低噪聲。原理是阻尼層削減了金屬薄板彎曲振動的幅度，從而削減板的輻射噪聲。5.掌握乘坐室的共鳴和風振汽車的風振噪聲，應實行防止邊緣聲產(chǎn)生等方法加以掌握。具體措施是在車窗局部設(shè)置適當?shù)难谏w物。假設(shè)車種已定，對乘坐室的幾何外形變動限制很多，難以轉(zhuǎn)變固有頻率。一般只能在車身外形設(shè)計完成后，承受吸聲材料或調(diào)整鼓勵力——聲輻射系的振動特性，來改善乘坐室內(nèi)空腔共鳴噪聲。乘坐室的空腔共鳴聲由乘坐室的幾何外形所打算。壁板上使用吸聲材料和阻尼材料，可以有效降低乘坐室內(nèi)空腔共鳴噪聲的峰值。要消退共鳴聲就必需改進車身設(shè)計，調(diào)整室內(nèi)振型。239.2車內(nèi)噪聲及其掌握車內(nèi)噪聲掌握方法6.車內(nèi)噪聲的主動掌握車內(nèi)降噪的主動掌握是在車內(nèi)聲場中引入受掌握的聲鼓勵源來產(chǎn)生反噪聲場，通過駐波作用來降低車內(nèi)噪聲。對嗡嗡聲的主動噪聲控制249.3汽車整車噪聲及其掌握汽車整車噪聲的分類及汽車噪聲標準1.分類依據(jù)汽車降噪對環(huán)境的影響分為：車內(nèi)噪聲、車外噪聲。汽車的噪聲源主要有：汽車發(fā)動機噪聲、底盤噪聲、車身噪聲及汽車附件和電氣系統(tǒng)噪聲。與車速有關(guān)的噪聲：傳動系噪聲、輪胎噪聲、車體振動噪聲。與發(fā)動機轉(zhuǎn)速有關(guān)的噪聲：發(fā)動機噪聲、進氣噪聲、排氣噪聲、風扇噪聲、由發(fā)動機帶動的附件噪聲。259.3汽車整車噪聲及其掌握汽車整車噪聲的分類及汽車噪聲標準1.分類269.3汽車整車噪聲及其掌握汽車整車噪聲的分類及汽車噪聲標準1.分類279.3汽車整車噪聲及其掌握汽車整車噪聲的分類及汽車噪聲標準2.汽車噪聲標準我國在1979年公布了GB1495—1979《機動車輛允許噪聲》、GB1496-1979《機動車噪聲測量方法》，該標準的公布對我國汽車噪聲的掌握起到了里程碑作用。2023年對標準進展了修改，標準名稱變更為：GB1495-2023《汽車加速行駛車外噪聲限值及測量方法》。289.3汽車整車噪聲及其掌握汽車整車噪聲的分類及汽車噪聲標準2.汽車噪聲標準在標準的制定過程中，1975~1976年測量了1000輛正在使用的汽車，它們能充分代表我國的汽車生產(chǎn)水平和噪聲水平。299.3汽車整車噪聲及其掌握汽車整車噪聲的分類及汽車噪聲標準2.汽車噪聲標準309.3汽車整車噪聲及其掌握汽車整車噪聲的分類及汽車噪聲標準2.汽車噪聲標準319.3汽車整車噪聲及其掌握汽車整車噪聲的分類及汽車噪聲標準2.汽車噪聲標準329.3汽車整車噪聲及其掌握車外噪聲掌握技術(shù)1.噪聲源應掌握的噪聲有：發(fā)動機噪聲、傳動系噪聲、排氣噪聲、輪胎噪聲以及鳴笛噪聲。2.車外噪聲掌握方法(1)發(fā)動機噪聲的改善主要措施：改造發(fā)動機燃燒過程以降低燃燒爆發(fā)的沖擊；降低由此沖擊產(chǎn)生的鼓勵力鼓勵發(fā)動機各部件振動輻射的噪聲；降低由于活塞往復運動、曲軸轉(zhuǎn)動引起的不平衡力以降低發(fā)動機振動等。(2)降低輻射噪聲降低發(fā)動機、排氣系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)等構(gòu)造外表的輻射噪聲，主要措施：降低鼓勵力、改善構(gòu)造振動特性。339.3汽車整車噪聲及其掌握車外噪聲掌握技術(shù)2.車外噪聲掌握方法(3)降低排氣噪聲措施：利用消聲器降低排氣噪聲。(4)降低輪胎噪聲措施：改善胎面外形、橡膠材質(zhì)等。(5)轉(zhuǎn)變道路外表構(gòu)造對路面狀況的改善可以轉(zhuǎn)變路面吸聲率、道路凹凸噪聲等，從而降低噪聲。(6)掌握鳴笛噪聲(7)隔聲屏障措施(8)交通流量掌握