第七講車(chē)身結(jié)構(gòu)分析車(chē)身噪聲

1、 中北大學(xué) 車(chē)輛工程教研室車(chē)身噪聲車(chē)身噪聲31 1：噪聲：車(chē)速：噪聲：車(chē)速 發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的關(guān)系發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的關(guān)系動(dòng)力系統(tǒng) NVH路噪Road Noise風(fēng)噪Wind Noise車(chē)速車(chē)速V VdB5進(jìn)氣系統(tǒng)進(jìn)氣系統(tǒng)NVHNVH空濾器諧振腔四分之一波長(zhǎng)管進(jìn)氣口噪聲殼體的輻射噪聲6動(dòng)力總成動(dòng)力總成動(dòng)力總成的彎曲模態(tài)動(dòng)力總成的輻射噪聲懸置位置的振動(dòng)附件的振動(dòng)及輻射噪聲發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲線(xiàn)性度曲線(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲線(xiàn)性度曲線(xiàn)8引起的問(wèn)題引起的問(wèn)題曲軸共振曲軸共振曲軸的應(yīng)力集中和斷裂曲軸的應(yīng)力集中和斷裂曲軸扭轉(zhuǎn)振動(dòng)曲軸扭轉(zhuǎn)振動(dòng)阻尼器阻尼器橡膠阻尼器橡膠阻尼器1. 1. 液壓阻尼器液壓阻尼器9變速器嘯叫變速器嘯叫齒輪嚙合噪聲齒

2、輪嚙合噪聲k(t)e(t)XaXb傳遞圖傳遞圖齒輪制造精度不夠齒輪制造精度不夠齒輪匹配對(duì)中不好齒輪匹配對(duì)中不好齒輪材料不好齒輪材料不好嘯叫的原因：齒輪嚙合不好嘯叫的原因：齒輪嚙合不好10傳遞軸系第一階傳遞軸激勵(lì)傳遞齒輪嘯叫2階激勵(lì)車(chē)身噪聲（車(chē)身噪聲（NVHNVH測(cè)試）測(cè)試）2 2、空氣動(dòng)力噪聲、空氣動(dòng)力噪聲CFDCFD分析和車(chē)內(nèi)聲場(chǎng)模擬分析和車(chē)內(nèi)聲場(chǎng)模擬防火墻在125Hz漏生嚴(yán)重防火墻漏聲嚴(yán)重防火墻漏聲嚴(yán)重2 2、空氣動(dòng)力噪聲、空氣動(dòng)力噪聲CFDCFD分析和車(chē)內(nèi)聲場(chǎng)模擬分析和車(chē)內(nèi)聲場(chǎng)模擬2 2、空氣動(dòng)力噪聲模擬建立和網(wǎng)格劃分、空氣動(dòng)力噪聲模擬建立和網(wǎng)格劃分2 2、空氣動(dòng)力噪聲模擬有限元分析（、

3、空氣動(dòng)力噪聲模擬有限元分析（84Hz84Hz）2 2、空氣動(dòng)力噪聲模擬有限元分析（、空氣動(dòng)力噪聲模擬有限元分析（100Hz100Hz）2 2、空氣動(dòng)力噪聲模擬有限元分析（、空氣動(dòng)力噪聲模擬有限元分析（135Hz135Hz）2 2、空氣動(dòng)力噪聲模擬有限元分析（、空氣動(dòng)力噪聲模擬有限元分析（137Hz137Hz） 3：振動(dòng)噪聲車(chē)身板局部振動(dòng)特性振動(dòng)頻率振動(dòng)噪聲車(chē)身板局部振動(dòng)特性振動(dòng)頻率20顧客的要求顧客的要求政府法規(guī)政府法規(guī)公司的需要和技術(shù)公司的需要和技術(shù)能力能力競(jìng)爭(zhēng)車(chē)競(jìng)爭(zhēng)車(chē)聲音三要素聲音三要素聲壓級(jí)聲功率級(jí)020lgPpLp0p502 10apP010lgwwLw0w12010wW010lgII

4、LI0I122010/IWm 基準(zhǔn)聲壓 基準(zhǔn)聲功率 參考聲強(qiáng)聲強(qiáng)級(jí)分貝計(jì)算分貝計(jì)算12nW W WW12nI III 120010lg10lg()nWWWWWLWW120010lg10lg()nIIIIILII分貝計(jì)算分貝計(jì)算22212npppp222120020 lg20 lg()npppppLpp 22111220010 lg10 lg10 lg10 lgpNppLNLNpp分貝計(jì)算分貝計(jì)算22221211122200010lg10lg10lg(1)ppppLLpppL1L2L2222212122210010lg10lg10lgpppLLppp21() /101LL10lg 1+10LLL

5、和分貝計(jì)算分貝計(jì)算分貝合成響度和等響曲線(xiàn)響度和等響曲線(xiàn)(40 )/102NLNlg0.031.2NNLNNL為響度級(jí)為響度響度和等響曲線(xiàn)響度和等響曲線(xiàn)HEADHEAD聲學(xué)測(cè)聲學(xué)測(cè)量?jī)x量?jī)x 響度級(jí)與等響曲線(xiàn)響度級(jí)與等響曲線(xiàn)圖：等響曲線(xiàn)圖：等響曲線(xiàn)30/ )()(fDfWAI聽(tīng)覺(jué)清晰因子聽(tīng)覺(jué)清晰因子美國(guó)美國(guó)SAESAE標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)噪聲控制噪聲控制車(chē)身振動(dòng)噪聲控制車(chē)身振動(dòng)噪聲控制1：車(chē)身結(jié)構(gòu)性控制： （1）發(fā)動(dòng)機(jī)和底盤(pán)車(chē)身等固有頻率錯(cuò)開(kāi)；發(fā)動(dòng)機(jī)隔振，減小聲源輸入。 （2）車(chē)頂?shù)匕宓葮?gòu)件固有頻率和車(chē)身錯(cuò)開(kāi)；地板等采取安裝隔振材料。 （3）提高車(chē)身支撐點(diǎn)的受力剛性，減小振動(dòng)，在車(chē)身薄板設(shè)置加強(qiáng)筋、涂裝吸能材

6、料減低輻射、阻尼材料衰減振動(dòng)。 （4）車(chē)身外形設(shè)計(jì)流暢、減小氣動(dòng)摩擦。 （5）干擾噪聲傳播路徑，使噪聲輻射最小化。車(chē)身噪聲控制車(chē)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(dá)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(dòng)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(dòng)。36振動(dòng)通道的控制振動(dòng)通道的控制（1 1）車(chē)身結(jié)構(gòu)的控制：提）車(chē)身結(jié)構(gòu)的控制：提高結(jié)構(gòu)和支架的剛度高結(jié)構(gòu)和支架的剛度, , 阻止阻止振動(dòng)的傳遞振動(dòng)的傳遞（2 2）隔振器）隔振器（

7、3 3）吸振器）吸振器（4 4）阻尼材料）阻尼材料振動(dòng)通道控制的方法有振動(dòng)通道控制的方法有: : 1）乘座質(zhì)量(Ride quality)是車(chē)內(nèi)振動(dòng)最主要的衡量指標(biāo)。發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)通過(guò)隔振器傳遞到車(chē)體再傳到椅子上，地面的振動(dòng)通過(guò)懸掛系統(tǒng)傳到車(chē)體然后傳到椅子上。人直接從椅子的振動(dòng)感覺(jué)到舒適與否；另外，手扶著方向盤(pán)會(huì)感受到振動(dòng)，腳踩著地板也會(huì)接受振動(dòng)；人體對(duì)振動(dòng)的感覺(jué)來(lái)自這三個(gè)位置。地板(或者是椅子的支架)的振動(dòng)反應(yīng)了車(chē)體本身的特性，同時(shí)又是對(duì)椅子的振動(dòng)輸入。椅子的振動(dòng)與地板的輸入和椅子的結(jié)構(gòu)特征有關(guān)。 2）人體各個(gè)部位對(duì)振動(dòng)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(shí)候?qū)φ駝?dòng)的敏感頻

8、率：在垂直方向?yàn)?到8赫茲，而在橫向?yàn)?到2赫茲。車(chē)身振動(dòng)車(chē)身剛度車(chē)身剛度車(chē)身剛度測(cè)量裝置 a)測(cè)量彎曲剛度（左、右同向加載Fb） b)測(cè)量扭轉(zhuǎn)剛度（左、右反向加載Fd）當(dāng)薄板以某一頻率振動(dòng)時(shí)，振形函數(shù)為當(dāng)薄板以某一頻率振動(dòng)時(shí)，振形函數(shù)為 bynaxkWknsinsintDbnakmDbnak2222222222 車(chē)身板局部振動(dòng)特性振動(dòng)頻率車(chē)身板局部振動(dòng)特性振動(dòng)頻率tDbamDba222222min1111當(dāng)當(dāng)k kn n1 1時(shí)，得到薄板的最低自然頻率時(shí)，得到薄板的最低自然頻率 板件分析板件分析 地板地板頂棚頂棚后背箱后背箱驗(yàn)驗(yàn)證證試驗(yàn)試驗(yàn)車(chē)身主要板件示意圖車(chē)身主要板件示意圖板件聲振頻譜板件

9、聲振頻譜板件聲振模態(tài)和貢獻(xiàn)量分析板件聲振模態(tài)和貢獻(xiàn)量分析板件結(jié)構(gòu)優(yōu)化和阻尼片布置板件結(jié)構(gòu)優(yōu)化和阻尼片布置高靈敏度頻率高靈敏度頻率前圍板前圍板某白車(chē)身一階彎曲模態(tài)某白車(chē)身一階彎曲模態(tài)38HZ某白車(chē)身二階彎曲模態(tài)某白車(chē)身二階彎曲模態(tài)52HZ某白車(chē)身二階扭轉(zhuǎn)模態(tài)某白車(chē)身二階扭轉(zhuǎn)模態(tài)38HZ 車(chē)身關(guān)鍵框架結(jié)構(gòu)影響彎扭轉(zhuǎn)模態(tài)頻率。頻率在車(chē)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 Hz70 Hz以下時(shí)以下時(shí), ,車(chē)身模態(tài)主要為主振型車(chē)身模態(tài)主要為主振型, ,該頻段的模態(tài)該頻段的模態(tài)特性對(duì)整車(chē)的動(dòng)態(tài)性能有重要影響。特性對(duì)整車(chē)的動(dòng)態(tài)性能有重要影響。 在白車(chē)身自由模態(tài)計(jì)算中在白車(chē)身自由模態(tài)計(jì)算中, ,前六階

10、模前六階模態(tài)為剛體模態(tài)態(tài)為剛體模態(tài), ,從第七階開(kāi)始為彈性模態(tài)從第七階開(kāi)始為彈性模態(tài)（一階彈性模態(tài)一般在（一階彈性模態(tài)一般在20HZ20HZ之后）。之后）。車(chē)身頂蓋會(huì)有車(chē)身頂蓋會(huì)有明顯的局部模態(tài)明顯的局部模態(tài) （1 1）在彈性模態(tài)中會(huì)出現(xiàn)許多局部模態(tài)）在彈性模態(tài)中會(huì)出現(xiàn)許多局部模態(tài), ,它們往往是由車(chē)身局部剛度薄它們往往是由車(chē)身局部剛度薄弱產(chǎn)生。根據(jù)局部模態(tài)的振型特點(diǎn)可以進(jìn)行有針對(duì)性的車(chē)身局部薄弱結(jié)構(gòu)弱產(chǎn)生。根據(jù)局部模態(tài)的振型特點(diǎn)可以進(jìn)行有針對(duì)性的車(chē)身局部薄弱結(jié)構(gòu)的改進(jìn)或加強(qiáng)。的改進(jìn)或加強(qiáng)。 （2 2）白車(chē)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）白車(chē)身零件的板厚、橫截面形狀及連接

11、狀態(tài)是決定其模態(tài)頻率的主要因素。一般車(chē)身主要因素。一般車(chē)身A A柱、柱、C C柱的剛度及其和頂蓋的連接剛度是影響白車(chē)柱的剛度及其和頂蓋的連接剛度是影響白車(chē)身整體一階扭轉(zhuǎn)模態(tài)頻率的身整體一階扭轉(zhuǎn)模態(tài)頻率的“敏感區(qū)敏感區(qū)”。車(chē)身振動(dòng)車(chē)身振動(dòng)車(chē)身結(jié)構(gòu)減振設(shè)計(jì)：車(chē)身結(jié)構(gòu)減振設(shè)計(jì)： （1 1）總體結(jié)構(gòu)布置設(shè)計(jì)（避開(kāi)共振，抑制振動(dòng)）總體結(jié)構(gòu)布置設(shè)計(jì)（避開(kāi)共振，抑制振動(dòng)） （2 2）車(chē)身隔振）車(chē)身隔振 1 1）振動(dòng)結(jié)構(gòu)傳遞處安裝彈簧等）振動(dòng)結(jié)構(gòu)傳遞處安裝彈簧等 2 2）合理選擇發(fā)動(dòng)機(jī)和車(chē)身（或車(chē)架）懸置結(jié)構(gòu)，合）合理選擇發(fā)動(dòng)機(jī)和車(chē)身（或車(chē)架）懸置結(jié)構(gòu)，合理選擇懸置結(jié)構(gòu)元件的屬性理選擇懸置結(jié)構(gòu)元件的屬性 （1

12、 1）良好的隔振性能，垂直方向要求較柔軟；）良好的隔振性能，垂直方向要求較柔軟； （2 2）較大的側(cè)向剛性，保持支承車(chē)身的穩(wěn)定性；）較大的側(cè)向剛性，保持支承車(chē)身的穩(wěn)定性； （3 3）良好的耐久性。）良好的耐久性。 3 3）對(duì)于貨車(chē)，應(yīng)該合理設(shè)置駕駛室的懸置位置）對(duì)于貨車(chē)，應(yīng)該合理設(shè)置駕駛室的懸置位置 在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，對(duì)車(chē)身懸置裝置點(diǎn)的位置設(shè)置、懸置點(diǎn)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(gè)方面： （1）整車(chē)結(jié)構(gòu)剛度在車(chē)架與車(chē)身之間的分配關(guān)系以及剛度的傳遞； （2）車(chē)架與車(chē)身裝配連接位置的精確度； （3）隔振效果和行使中車(chē)身的穩(wěn)定性； （4）車(chē)架振動(dòng)特性及振動(dòng)點(diǎn)； （5）

13、懸置裝置中橡膠墊的受力狀況及耐久性； （6）車(chē)架的受力狀況。圖K與/ 的關(guān)系n1）合理采用隔振措施改善系統(tǒng)傳遞特性2222)2()(1 ()2(1nnnAxk圖4-58附加橫梁與縱梁的連接1附加橫梁2發(fā)動(dòng)機(jī)3橡膠元件2）車(chē)架和發(fā)動(dòng)機(jī)間安裝合理的懸置機(jī)構(gòu)圖4-59懸置結(jié)構(gòu)a) 壓縮型b) 剪切型 1車(chē)架2車(chē)身3）合理選擇發(fā)動(dòng)機(jī)懸置元件的特性液壓懸置結(jié)構(gòu)剖面示意圖液壓懸置結(jié)構(gòu)剖面示意圖懸置的動(dòng)特性懸置的動(dòng)特性a) a) 動(dòng)剛度曲線(xiàn)動(dòng)剛度曲線(xiàn)b) b) 阻尼損失角曲線(xiàn)阻尼損失角曲線(xiàn)4)合理選擇車(chē)身(駕駛室)懸置點(diǎn)位置，和數(shù)目駕駛室的懸置點(diǎn)位置駕駛室的懸置點(diǎn)位置a) a)長(zhǎng)頭型長(zhǎng)頭型b)b)平頭型平頭型 （1）車(chē)身設(shè)置懸置時(shí)在車(chē)身地板骨架和車(chē)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(yù)緊力； （3）數(shù)目不宜過(guò)多也不宜過(guò)少； （4）良好的隔振性能，垂直方向要求相對(duì)較柔軟； （5）較大的側(cè)向剛性，保持支承車(chē)身的穩(wěn)定性； （6）良好的耐久性。車(chē)身懸置車(chē)身懸置駕駛室懸置的設(shè)計(jì)過(guò)程駕