第七講車身結(jié)構(gòu)分析車身噪聲

1、 中北大學(xué) 車輛工程教研室車身噪聲車身噪聲31 1：噪聲：車速：噪聲：車速 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車速車速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)噪聲線性度曲線發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲線性度曲線8引起的問題引起的問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)車身噪聲（車身噪聲（NVHNVH測(cè)試）測(cè)試）2 2、空氣動(dòng)力噪聲、空氣動(dòng)力噪聲CFDCFD分析和車內(nèi)聲場(chǎng)模擬分析和車內(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分析和車內(nèi)聲場(chǎng)模擬分析和車內(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)噪聲車身板局部振動(dòng)特性振動(dòng)頻率振動(dòng)噪聲車身板局部振動(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)車競(jìng)爭(zhēng)車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響度和等響曲線(40 )/102NLNlg0.031.2NNLNNL為響度級(jí)為響度響度和等響曲線響度和等響曲線HEADHEAD聲學(xué)測(cè)聲學(xué)測(cè)量?jī)x量?jī)x 響度級(jí)與等響曲線響度級(jí)與等響曲線圖：等響曲線圖：等響曲線30/ )()(fDfWAI聽覺清晰因子聽覺清晰因子美國(guó)美國(guó)SAESAE標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)噪聲控制噪聲控制車身振動(dòng)噪聲控制車身振動(dòng)噪聲控制1：車身結(jié)構(gòu)性控制： （1）發(fā)動(dòng)機(jī)和底盤車身等固有頻率錯(cuò)開；發(fā)動(dòng)機(jī)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(cuò)開；地板等采取安裝隔振材料。 （3）提高車身支撐點(diǎn)的受力剛性，減小振動(dòng)，在車身薄板設(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。車身噪聲控制車身噪聲控制 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(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）車身結(jié)構(gòu)的控制：提）車身結(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)通過隔振器傳遞到車體再傳到椅子上，地面的振動(dòng)通過懸掛系統(tǒng)傳到車體然后傳到椅子上。人直接從椅子的振動(dòng)感覺到舒適與否；另外，手扶著方向盤會(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)的感覺來自這三個(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。車身振動(dòng)車身剛度車身剛度車身剛度測(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 車身板局部振動(dòng)特性振動(dòng)頻率車身板局部振動(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)車身主要板件示意圖車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身一階彎曲模態(tài)某白車身一階彎曲模態(tài)38HZ某白車身二階彎曲模態(tài)某白車身二階彎曲模態(tài)52HZ某白車身二階扭轉(zhuǎn)模態(tài)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 Hz70 Hz以下時(shí)以下時(shí), ,車身模態(tài)主要為主振型車身模態(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)整車的動(dòng)態(tài)性能有重要影響。特性對(duì)整車的動(dòng)態(tài)性能有重要影響。 在白車身自由模態(tài)計(jì)算中在白車身自由模態(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), ,從第七階開始為彈性模態(tài)從第七階開始為彈性模態(tài)（一階彈性模態(tài)一般在（一階彈性模態(tài)一般在20HZ20HZ之后）。之后）。車身頂蓋會(huì)有車身頂蓋會(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), ,它們往往是由車身局部剛度薄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(diǎn)可以進(jìn)行有針對(duì)性的車身局部薄弱結(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。一般車身主要因素。一般車身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)頻率的身整體一階扭轉(zhuǎn)模態(tài)頻率的“敏感區(qū)敏感區(qū)”。車身振動(dòng)車身振動(dòng)車身結(jié)構(gòu)減振設(shè)計(jì)：車身結(jié)構(gòu)減振設(shè)計(jì)： （1 1）總體結(jié)構(gòu)布置設(shè)計(jì)（避開共振，抑制振動(dòng)）總體結(jié)構(gòu)布置設(shè)計(jì)（避開共振，抑制振動(dòng)） （2 2）車身隔振）車身隔振 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)和車身（或車架）懸置結(jié)構(gòu)，合）合理選擇發(fā)動(dòng)機(jī)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，保持支承車身的穩(wěn)定性；）較大的側(cè)向剛性，保持支承車身的穩(wěn)定性； （3 3）良好的耐久性。）良好的耐久性。 3 3）對(duì)于貨車，應(yīng)該合理設(shè)置駕駛室的懸置位置）對(duì)于貨車，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(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車架2車身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)剛度曲線動(dòng)剛度曲線b) b) 阻尼損失角曲線阻尼損失角曲線4)合理選擇車身(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）車身設(shè)置懸置時(shí)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(yù)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(duì)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。車身懸置車身懸置駕駛室懸置的設(shè)計(jì)過程駕