《NVH與汽車發(fā)展》課件

NVH與汽車發(fā)展汽車工業(yè)的發(fā)展不僅體現(xiàn)在性能和外觀的提升,也離不開(kāi)對(duì)噪音、振動(dòng)和粗糙度(NVH)的不斷改善。了解NVH特性對(duì)提高汽車乘坐品質(zhì)、延長(zhǎng)車輛使用壽命至關(guān)重要。NVH概述NVH定義NVH是指噪聲(Noise)、振動(dòng)(Vibration)和聲波(Harshness)的縮寫(xiě)，是汽車工程領(lǐng)域中一個(gè)重要的研究對(duì)象。NVH重要性NVH對(duì)車輛的駕乘舒適性、安全性和使用壽命等有著重要影響，是衡量汽車質(zhì)量的關(guān)鍵指標(biāo)之一。NVH控制難點(diǎn)NVH涉及諸多因素，控制難度大，需要綜合運(yùn)用聲學(xué)、材料學(xué)、結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)等領(lǐng)域的知識(shí)。NVH的定義和重要性NVH概念NVH是指汽車在行駛過(guò)程中產(chǎn)生的噪聲、振動(dòng)和舒適性的總稱。它是評(píng)判汽車性能和乘坐感受的重要指標(biāo)之一。重要性良好的NVH性能不僅影響駕駛和乘車的舒適度,還關(guān)系到車輛的安全性、耐久性和燃油經(jīng)濟(jì)性。因此NVH是汽車開(kāi)發(fā)的重點(diǎn)。設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)改善NVH性能需要復(fù)雜的工程設(shè)計(jì)和仿真分析,涉及結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)、聲學(xué)等多個(gè)學(xué)科,是汽車研發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)之一。NVH的主要影響因素材料材料特性是影響NVH的關(guān)鍵因素,不同材料在剛度、阻尼和密度等方面的差異會(huì)直接影響噪聲和振動(dòng)的傳播。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)零件的幾何形狀、連接方式以及整車結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)都會(huì)影響振動(dòng)和噪聲的產(chǎn)生和傳播。制造工藝生產(chǎn)制造過(guò)程中的各種參數(shù),如焊接、裝配等工藝也會(huì)導(dǎo)致NVH問(wèn)題的產(chǎn)生。工作環(huán)境熱、寒、濕度等環(huán)境因素的變化也會(huì)對(duì)NVH性能產(chǎn)生影響,需要進(jìn)行針對(duì)性的設(shè)計(jì)和控制。噪聲的成因與控制1源頭識(shí)別找出噪聲的產(chǎn)生源頭2路徑阻斷在聲音傳播途徑上設(shè)置隔音隔振措施3終端吸收采用消聲裝置及聲吸收材料降低噪聲控制汽車噪聲的關(guān)鍵在于從源頭、傳播途徑和終端三方面著手。首先要精確找出噪聲的產(chǎn)生源頭,如發(fā)動(dòng)機(jī)、齒輪箱、車輪等。然后針對(duì)傳播路徑設(shè)置隔音隔振裝置,阻斷噪聲的傳播。最后在車內(nèi)外采用消聲器及吸聲材料,最大限度地降低噪聲的影響。振動(dòng)的成因與控制1機(jī)械振動(dòng)的源頭汽車上的引擎、變速箱、輪胎等部件在工作過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生自身的振動(dòng)。這些振動(dòng)源通過(guò)車身結(jié)構(gòu)傳遞到整車，成為車內(nèi)振動(dòng)的主要來(lái)源。2振動(dòng)的傳播途徑振動(dòng)通過(guò)車身結(jié)構(gòu)、懸架系統(tǒng)等機(jī)械結(jié)構(gòu)從振源傳播到乘客艙內(nèi)。不同的傳播途徑會(huì)導(dǎo)致振動(dòng)特性的差異。3振動(dòng)控制措施通過(guò)合理的減振器設(shè)計(jì)、車身結(jié)構(gòu)優(yōu)化等措施,可以有效阻隔和吸收振動(dòng),減少乘客感受到的振動(dòng)。電動(dòng)車還可采用主動(dòng)降噪技術(shù)。聲波傳播的基本規(guī)律聲源與媒質(zhì)聲波是由聲源產(chǎn)生的機(jī)械振動(dòng)在媒質(zhì)中傳播的過(guò)程。聲波傳播離不開(kāi)產(chǎn)生聲波的源頭以及聲波所傳播的介質(zhì)。傳播距離和強(qiáng)度聲波在傳播過(guò)程中會(huì)隨距離的增大而逐漸衰減。聲波強(qiáng)度的衰減主要受到介質(zhì)特性、傳播距離等因素的影響。反射和折射聲波在遇到障礙物時(shí)會(huì)發(fā)生反射和折射。反射和折射的規(guī)律遵循入射角等于反射角的原理。聲波的頻率和強(qiáng)度聲波的頻率范圍從超低頻到超高頻，每個(gè)頻率段都有相應(yīng)的聲源。聲強(qiáng)越高，聲音越大，對(duì)人體可能產(chǎn)生更大影響。了解不同頻段的聲源及強(qiáng)度有助于更好地控制噪聲。噪聲對(duì)人體的影響聽(tīng)力損害長(zhǎng)期暴露在高分貝噪音中會(huì)導(dǎo)致聽(tīng)力受損,影響人們的日常生活與社交。生理傷害噪音干擾會(huì)引起心率加快、血壓升高,對(duì)心血管系統(tǒng)造成不利影響。心理壓力高噪音環(huán)境會(huì)造成人體重度壓力,導(dǎo)致失眠、焦慮等心理問(wèn)題。其他影響噪音還可能引發(fā)消化系統(tǒng)問(wèn)題,并且降低工作效率和學(xué)習(xí)能力。振動(dòng)對(duì)車輛駕乘性能的影響乘坐舒適性過(guò)大的振動(dòng)會(huì)降低車內(nèi)乘坐的舒適感,影響駕駛員和乘客的疲勞程度。操控穩(wěn)定性車身的振動(dòng)會(huì)影響車輛的操控性,使駕駛員難以精確控制車輛的行駛軌跡。行車安全性劇烈的振動(dòng)會(huì)影響輪胎與路面的接觸,降低制動(dòng)和轉(zhuǎn)向的響應(yīng)能力,威脅行車安全。汽車NVH的發(fā)展歷程120世紀(jì)初汽車問(wèn)世,NVH問(wèn)題初現(xiàn)220世紀(jì)中葉隔音降噪技術(shù)開(kāi)始應(yīng)用320世紀(jì)70年代NVH問(wèn)題得到系統(tǒng)重視421世紀(jì)初主動(dòng)控制技術(shù)廣泛應(yīng)用汽車NVH問(wèn)題自汽車誕生就一直存在。早期通過(guò)簡(jiǎn)單的隔音和減振措施得到了初步控制。隨著汽車技術(shù)的不斷進(jìn)步,NVH問(wèn)題受到了更加系統(tǒng)和深入的關(guān)注。目前,主動(dòng)控制技術(shù)在汽車NVH改善中發(fā)揮了關(guān)鍵作用。先進(jìn)NVH技術(shù)在汽車上的應(yīng)用先進(jìn)的NVH技術(shù)已經(jīng)在汽車行業(yè)廣泛應(yīng)用,包括主動(dòng)降噪、結(jié)構(gòu)優(yōu)化、隔音材料、頻率分析等。這些技術(shù)可以有效減少車內(nèi)外噪音和振動(dòng),提高駕乘舒適性和車輛性能。同時(shí),NVH技術(shù)還被廣泛應(yīng)用于新能源汽車的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)中,以應(yīng)對(duì)電機(jī)噪音、電池振動(dòng)等問(wèn)題。NVH測(cè)試技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)新型傳感器和測(cè)量裝置采用先進(jìn)的麥克風(fēng)、振動(dòng)傳感器等，實(shí)現(xiàn)更精確、高效的噪聲和振動(dòng)測(cè)量。數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)運(yùn)用高性能的數(shù)字信號(hào)處理器，提高數(shù)據(jù)采集和分析的速度和精度。虛擬仿真技術(shù)通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬，在不實(shí)際制造原型的情況下進(jìn)行NVH特性的預(yù)測(cè)和優(yōu)化。在線監(jiān)測(cè)與控制實(shí)時(shí)采集和分析NVH參數(shù)，自動(dòng)進(jìn)行噪聲和振動(dòng)的主動(dòng)控制。NVH仿真分析技術(shù)多物理場(chǎng)耦合仿真利用先進(jìn)的有限元分析和多物理場(chǎng)耦合技術(shù),可以模擬噪聲、振動(dòng)和聲波傳播的全過(guò)程,為NVH優(yōu)化提供寶貴依據(jù)。智能算法優(yōu)化將人工智能技術(shù)引入NVH仿真,可以大幅提高計(jì)算效率,并快速找到最優(yōu)設(shè)計(jì)方案。可視化設(shè)計(jì)分析先進(jìn)的仿真分析軟件提供了直觀的建模界面和交互式結(jié)果展示,幫助工程師快速理解問(wèn)題本質(zhì)。聲學(xué)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法基于實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ屯ㄟ^(guò)試驗(yàn)性建立聲學(xué)特性模型，識(shí)別關(guān)鍵參數(shù)對(duì)噪聲的影響。優(yōu)化設(shè)計(jì)可依此模型進(jìn)行參數(shù)調(diào)整，達(dá)到降噪目標(biāo)?；诜抡娣治隼肅AE仿真工具分析系統(tǒng)的聲學(xué)傳播特性,找出噪聲源及傳播路徑,從而進(jìn)行針對(duì)性的優(yōu)化設(shè)計(jì)?；诼?tīng)覺(jué)評(píng)價(jià)通過(guò)聽(tīng)覺(jué)實(shí)驗(yàn)評(píng)估設(shè)計(jì)方案的聲音品質(zhì),結(jié)合主觀感受調(diào)整優(yōu)化,提升產(chǎn)品的噪音舒適性?；诶碚摲治鲞\(yùn)用聲學(xué)理論分析系統(tǒng)的共振頻率、阻抗特性等,選擇合理的結(jié)構(gòu)參數(shù)及吸聲材料進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。隔振降噪技術(shù)1減振基礎(chǔ)通過(guò)設(shè)置隔振裝置,將振動(dòng)源和傳遞路徑隔離,大幅降低振動(dòng)傳播。2材料選擇利用優(yōu)質(zhì)的減振材料,如橡膠、金屬?gòu)椈傻?可有效吸收和阻隔振動(dòng)。3結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),可形成良好的減振效果,例如采用獨(dú)立支撐懸架。4吸聲降噪采用高吸音材料包覆在振動(dòng)源或傳播路徑上,可有效阻隔和吸收噪音。電動(dòng)車NVH控制特點(diǎn)電機(jī)噪音控制電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生的噪音是電動(dòng)車NVH控制的關(guān)鍵重點(diǎn)。需要采用低噪音電機(jī)設(shè)計(jì)和完善的吸振隔音技術(shù)。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)優(yōu)化電動(dòng)車的減速機(jī)、變速箱等驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)部件會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)噪音,需要進(jìn)行精密設(shè)計(jì)和優(yōu)化。聲學(xué)隔離設(shè)計(jì)合理的隔音和隔振設(shè)計(jì)對(duì)于降低電動(dòng)車內(nèi)外部噪聲非常關(guān)鍵。材料選擇和結(jié)構(gòu)布局是重要因素。電磁噪音控制電動(dòng)車電路及電磁裝置也會(huì)產(chǎn)生噪音,需要采用電磁屏蔽等技術(shù)進(jìn)行有效控制。新能源車型NVH控制措施電機(jī)噪音控制采用高性能永磁電機(jī)并通過(guò)優(yōu)化電機(jī)結(jié)構(gòu)和驅(qū)動(dòng)控制策略來(lái)最大程度降低電機(jī)噪音。電池系統(tǒng)靜音利用隔音材料和減振設(shè)計(jì)來(lái)控制電池系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的噪音和振動(dòng)。減振降噪優(yōu)化通過(guò)整車的懸架系統(tǒng)、車身結(jié)構(gòu)和內(nèi)部部件的優(yōu)化設(shè)計(jì)來(lái)降低整車的噪音和振動(dòng)。聲學(xué)隔離采用隔音吸音材料來(lái)達(dá)到聲學(xué)隔離,提高乘客的舒適性。NVH在整車設(shè)計(jì)中的重要地位1提高駕乘舒適性NVH性能直接影響車內(nèi)噪聲振動(dòng)水平,關(guān)乎駕乘體驗(yàn)。2提升整車安全性合理的NVH設(shè)計(jì)有助于增強(qiáng)車輛的操控穩(wěn)定性和安全性。3強(qiáng)化產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力優(yōu)秀的NVH表現(xiàn)可以提升車型的整體品質(zhì)形象和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。4促進(jìn)結(jié)構(gòu)輕量化科學(xué)的NVH設(shè)計(jì)有助于實(shí)現(xiàn)車身結(jié)構(gòu)的輕量化目標(biāo)。結(jié)構(gòu)NVH優(yōu)化設(shè)計(jì)模型建立建立準(zhǔn)確的結(jié)構(gòu)有限元模型,反映車輛結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)特性。頻響分析通過(guò)模態(tài)分析和頻響分析,識(shí)別關(guān)鍵振動(dòng)模態(tài)和頻段。優(yōu)化設(shè)計(jì)針對(duì)關(guān)鍵振動(dòng)問(wèn)題,采用質(zhì)量、剛度、阻尼的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法。試驗(yàn)驗(yàn)證通過(guò)試驗(yàn)測(cè)試,驗(yàn)證結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的有效性。汽車NVH性能驗(yàn)證整車NVH測(cè)試通過(guò)整車NVH測(cè)試,全面評(píng)估整車在各工況下的噪振性能,確保符合客戶要求。關(guān)鍵部件NVH分析對(duì)關(guān)鍵總成件和部件進(jìn)行NVH分析測(cè)試,找出噪振的主要源頭和傳遞路徑。仿真與試驗(yàn)相結(jié)合利用CAE仿真工具預(yù)測(cè)NVH性能,并與試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比驗(yàn)證,提高預(yù)測(cè)精度。CAE與試驗(yàn)同步在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的各階段,CAE仿真與試驗(yàn)數(shù)據(jù)相結(jié)合,促進(jìn)快速優(yōu)化。整車NVH問(wèn)題診斷與排查系統(tǒng)診斷全面檢查車輛各系統(tǒng),發(fā)現(xiàn)潛在的噪聲和振動(dòng)源,確定問(wèn)題根源。數(shù)據(jù)分析收集和分析NVH測(cè)試數(shù)據(jù),辨識(shí)問(wèn)題特征,為后續(xù)解決提供依據(jù)。問(wèn)題定位通過(guò)工程分析和專業(yè)診斷,準(zhǔn)確定位噪聲和振動(dòng)的發(fā)生位置。方案制定根據(jù)問(wèn)題根源,制定有針對(duì)性的降噪和減振解決措施。NVH指標(biāo)體系及測(cè)試方法NVH測(cè)量?jī)x器采用先進(jìn)的音頻分析儀、加速度傳感器等專業(yè)測(cè)量設(shè)備對(duì)汽車內(nèi)外部噪聲和振動(dòng)進(jìn)行全面采集和分析。測(cè)試實(shí)驗(yàn)室在標(biāo)準(zhǔn)化的實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中，可模擬各種道路和工況條件,對(duì)汽車NVH性能進(jìn)行可靠的測(cè)試和評(píng)價(jià)。測(cè)試流程通過(guò)系統(tǒng)化的測(cè)試流程,可以全面診斷汽車NVH性能,并針對(duì)問(wèn)題制定有針對(duì)性的改善措施。數(shù)據(jù)分析采用先進(jìn)的數(shù)據(jù)處理和分析技術(shù),可以深入挖掘NVH測(cè)試數(shù)據(jù),為優(yōu)化設(shè)計(jì)提供重要依據(jù)。整車NVH性能評(píng)價(jià)全面評(píng)估汽車整車的NVH性能,需要從多個(gè)角度進(jìn)行全面分析和測(cè)試。主要包括噪聲指標(biāo)、振動(dòng)指標(biāo)、聲學(xué)指標(biāo)等的測(cè)量和分析。80噪音分貝控制車內(nèi)噪音水平在80分貝以下,以確保良好的駕乘體驗(yàn)。0.5振動(dòng)加速度限制車內(nèi)振動(dòng)加速度在0.5g以內(nèi),提高乘坐舒適性。500聲壓級(jí)優(yōu)化車內(nèi)聲壓級(jí)在500Hz以下,降低低頻噪音對(duì)乘客的干擾。輕量化對(duì)NVH的影響重量降低輕量化通過(guò)使用新材料和優(yōu)化設(shè)計(jì)可以大幅降低整車重量,這將有利于減少振動(dòng)和降低噪音。剛性優(yōu)化輕量化設(shè)計(jì)同時(shí)也需要提高車身結(jié)構(gòu)的剛性,以減少共振導(dǎo)致的振動(dòng)和噪音。隔音改善輕量化有利于采用更有效的隔音材料和減振部件,從而更好地控制車內(nèi)外噪音。NVH對(duì)整車制造的挑戰(zhàn)復(fù)雜的工藝要求汽車制造涉及大量精密工藝,從車身裝配到內(nèi)飾安裝,每一步都對(duì)NVH性能有影響,需要精細(xì)調(diào)控。嚴(yán)格的驗(yàn)證標(biāo)準(zhǔn)整車NVH性能必須經(jīng)過(guò)嚴(yán)格測(cè)試和驗(yàn)證,確保達(dá)到預(yù)期指標(biāo),這增加了制造難度和投入成本。新材料應(yīng)用挑戰(zhàn)新型輕量化材料的應(yīng)用給NVH控制帶來(lái)新的難題,需要針對(duì)性的解決方案。電子系統(tǒng)干擾各種電子控制系統(tǒng)的噪音和振動(dòng)干擾需要進(jìn)行綜合管控,確保整車NVH達(dá)標(biāo)。主動(dòng)控制NVH技術(shù)主動(dòng)噪聲控制系統(tǒng)主動(dòng)噪聲控制系統(tǒng)利用反相信號(hào)來(lái)抵消噪音,通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和分析噪聲模式,發(fā)出相位相反、幅度相同的"抵消"信號(hào),從而從根源上降低噪音。這種主動(dòng)控制方式對(duì)于高頻噪聲尤其有效。主動(dòng)振動(dòng)控制系統(tǒng)主動(dòng)振動(dòng)控制系統(tǒng)可以探測(cè)車輛振動(dòng)情況,并發(fā)出相反相位的驅(qū)動(dòng)信號(hào),通過(guò)夸張的動(dòng)作來(lái)抵消振動(dòng)。這種方式可以有效減輕車輛內(nèi)部的振動(dòng)感知。電子隔振技術(shù)電子隔振技術(shù)依靠傳感器探測(cè)車輛振動(dòng)情況,然后通過(guò)電子控制系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)隔振裝置,形成能動(dòng)的隔振效果。這可以大幅提升NVH性能。聲反射控制系統(tǒng)聲反射控制系統(tǒng)通過(guò)探測(cè)車內(nèi)噪音特性,并發(fā)出相位相反的聲波信號(hào),從而實(shí)現(xiàn)對(duì)噪音的有效削減。該技術(shù)可以針對(duì)性地抑制特定頻段的噪聲。新材料在NVH中的應(yīng)用隨著汽車輕量化發(fā)展趨勢(shì),新型材料在NVH控制中發(fā)揮著重要作用。碳纖維復(fù)合材料、金屬基復(fù)合材料等新型輕質(zhì)材料不僅可以減輕整車重量,還能提高車身剛度,有效抑制振動(dòng)傳播。此外,新型隔聲吸音材料也被廣泛應(yīng)用于車身內(nèi)飾和發(fā)動(dòng)機(jī)罩等部位,大幅降低噪聲傳播。未來(lái),新材料的創(chuàng)新應(yīng)用將持續(xù)推進(jìn)汽車NVH性能的進(jìn)一步優(yōu)化,為消費(fèi)者帶來(lái)更靜謐舒適的駕乘體驗(yàn)。NVH監(jiān)測(cè)與預(yù)測(cè)技術(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)利用傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)車輛運(yùn)行中的噪聲和振動(dòng)數(shù)據(jù),為后續(xù)分析和優(yōu)化提供基礎(chǔ)。故障診斷通過(guò)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析異常情況,快速診斷故障源,提高維修效率。性能預(yù)測(cè)利用歷史數(shù)據(jù)建立預(yù)測(cè)模型,對(duì)車輛未來(lái)的NVH性能進(jìn)行預(yù)測(cè)分析。優(yōu)化改進(jìn)結(jié)合監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和預(yù)測(cè)模型,針對(duì)具體問(wèn)題進(jìn)行針對(duì)性的優(yōu)化設(shè)計(jì)。未來(lái)NVH技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)1