走進(jìn)前開發(fā)實(shí)驗(yàn)室 了解榮威RX5隔音降噪設(shè)計(jì)

2016-11-11  by:CAE仿真在線  來源:互聯(lián)網(wǎng)

作者:周建強(qiáng)

振動(dòng)噪聲高級培訓(xùn)(2016)

Actran前處理及氣動(dòng)聲學(xué)分析專題培訓(xùn)(2016)

研發(fā)部門DFMEA高級應(yīng)用培訓(xùn) (2016)

車身尺寸優(yōu)化與尺寸工程 (企業(yè)定制)

2016新能源汽車輕量化技術(shù)培訓(xùn) (2016)

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1NVH整體研發(fā)技術(shù)、榮威RX5隔音減振

  汽車的開發(fā)設(shè)計(jì)是一項(xiàng)浩大的工程,對于全新開發(fā)的車型來說更是如此。換代車型往往都不會(huì)改變車輛的主體設(shè)計(jì),僅僅改變前后保險(xiǎn)杠、前后車燈的造型、內(nèi)飾小修小改等等,開發(fā)全新的車型則需要從汽車的設(shè)計(jì)開發(fā)流程重新開始,對于實(shí)力雄厚的車企來說,更全面的產(chǎn)品測試是保證車輛品質(zhì)的關(guān)鍵,他們會(huì)不斷試驗(yàn)驗(yàn)證定型。而這次我們有幸受邀參訪上汽榮威的音質(zhì)實(shí)驗(yàn)室,那么究竟車輛是怎么改善隔音的,下面我們來一起看看吧。

體驗(yàn)讀圖模式

● 上汽NVH整體研發(fā)技術(shù)-Sound Tuning

  近幾年來越來越多的人知道NVH,也越來越多人注重汽車的品質(zhì)。NVH是指噪聲、振動(dòng)與聲振粗糙度,是Noise、Vibration、Harshness的英文縮寫。這是衡量汽車制造質(zhì)量的一個(gè)綜合性問題,它給汽車用戶的感受是最直接和最表面的。

● 榮威RX5移動(dòng)微型消聲室

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2全消混響、四輪轉(zhuǎn)鼓半消聲、密封回頂部

● NVH試驗(yàn)室介紹

  上汽目前共有10類NVH試驗(yàn)室,包括全消混響試驗(yàn)室、四輪轉(zhuǎn)鼓半消聲試驗(yàn)室和密封試驗(yàn)室等。

1.全消聲試驗(yàn)室

  在層層“包裹”之下,整個(gè)消聲室的本底噪聲只有8.2分貝,在不動(dòng)不說的狀態(tài)下,自己心跳聲也聽得清清楚楚。完全進(jìn)入了一個(gè)無聲的世界。

2.混響試驗(yàn)室

  榮威RX5在我們看不到的地方,比如儀表臺(tái)、立柱、飾板等背面都布置了吸音棉,這些看不到的吸音棉都是在這個(gè)試驗(yàn)室進(jìn)行的對比測試。

3.四輪轉(zhuǎn)鼓半消聲室

  半消聲室中有一臺(tái)四電機(jī)獨(dú)立控制的轉(zhuǎn)鼓系統(tǒng),可以對前驅(qū)、后驅(qū)以及四驅(qū)車進(jìn)行測試。據(jù)工程師介紹,榮威RX5在這臺(tái)轉(zhuǎn)鼓上,最高能以250km/h的速度運(yùn)行,基本模擬到了日后實(shí)車在所有路況下的行駛速度。

4.密封試驗(yàn)室

  一輛車上有眾多的電器線束、拉鎖、管路與車外相通,這些穿通件產(chǎn)生的縫隙、開孔,在1%裸露狀態(tài)下會(huì)帶來50%的隔聲量下降。通過對車廂內(nèi)充氣可以很好的查找車身密封不好的地方,達(dá)到后期改進(jìn)密封性和噪音的效果。

  榮威RX5采用了大量的消聲室原理去改善車輛的隔音情況,也通過大量的試驗(yàn)去提高車輛的隔音品質(zhì),因此我們也期待車輛上市之后具體的隔音試駕感受。

  總結(jié):車輛的NVH是消費(fèi)者普遍在意的,通過這些NVH試驗(yàn)室,可以找出噪音振動(dòng)產(chǎn)生的原因并去改進(jìn)。上汽對于車輛的開發(fā)設(shè)計(jì)是比較嚴(yán)謹(jǐn)?shù)?完全有自主知識產(chǎn)權(quán)設(shè)計(jì)理念。通過數(shù)億元資金去建設(shè)完善的實(shí)驗(yàn)室去做到真正的自主設(shè)計(jì),這在國內(nèi)廠商中都是比較少有的。

NVH

NVH特性研究在改進(jìn)汽車乘坐舒適性中的應(yīng)用

NVH特性的研究不僅僅適用于整個(gè)汽車新產(chǎn)品的開發(fā)過程,而且適用于改進(jìn)現(xiàn)有車型乘坐舒適性的研究。這是一項(xiàng)針對汽車的某一個(gè)系統(tǒng)或總成進(jìn)行建模分析,找出對乘坐舒適性影響最大的因素,通過改善激勵(lì)源振動(dòng)狀況(降幅或移頻)或控制激勵(lì)源振動(dòng)噪聲向車室內(nèi)的傳遞來提高乘坐舒適性。

汽車動(dòng)力總成懸置系統(tǒng)的隔振研究以及發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)排氣噪聲的研究是改善整車舒適性的重要內(nèi)容,動(dòng)力總成液壓懸置系統(tǒng)的發(fā)展與完善使這一問題得到較好的解決。懸架系統(tǒng)和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)對路面不平度激勵(lì)的傳遞和響應(yīng)對駕駛員及乘客的乘坐舒適性有很大影響,分析懸架系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)特性可以改善它的傳遞特性,減少振動(dòng)和噪聲;通過對轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)和儀表板進(jìn)行有限元分析,可以使轉(zhuǎn)向柱管、方向盤的固有頻率移出激勵(lì)頻率范圍并保證儀表板的響應(yīng)振幅最小。汽車制動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的噪聲嚴(yán)重影響了車室內(nèi)乘員的舒適性,實(shí)驗(yàn)證明制動(dòng)噪聲主要是由于制動(dòng)器摩擦元件磨損不均勻造成的,通過對制動(dòng)盤等元件進(jìn)行有限元分析以及它的磨損特性對產(chǎn)生噪聲的影響等問題的研究,可以改善制動(dòng)工況下的整車NVH特性。另外,隨著車速的不斷提高,高速流動(dòng)的空氣與車身撞擊摩擦產(chǎn)生的振動(dòng)噪聲已經(jīng)成為車室噪聲的重要來源。

汽車在使用一段時(shí)間之后,一些元件(如傳動(dòng)系的齒輪、聯(lián)軸節(jié)、懸架中的橡膠襯套、制動(dòng)器中的制動(dòng)盤等)的磨損將對整車的NVH特性產(chǎn)生重要影響,它們的強(qiáng)度、可靠性和靈敏度分析是研究整車特性的重要工作,這也就是所謂高行駛里程下汽車NVH特性的研究。

詳細(xì)說明

1.對于汽車而言,NVH問題是處處存在的,根據(jù)問題產(chǎn)生的來源又可分為發(fā)動(dòng)機(jī)NVH、車身NVH和底盤NVH三大部分,進(jìn)一步還可細(xì)分為空氣動(dòng)力NVH、空調(diào)系統(tǒng)NVH、道路行駛NVH、制動(dòng)系統(tǒng)NVH等等。聲振粗糙度又可稱為不平順性或沖擊特性,與振動(dòng)和噪聲的瞬態(tài)性質(zhì)有關(guān),描述了人體對振動(dòng)和噪聲的主觀感受,不能直接用客觀測量方法來度量。乘員在汽車中的舒適性感受以及由于振動(dòng)引起的汽車零部件強(qiáng)度和壽命問題都屬于NVH的研究范疇。從NVH的觀點(diǎn)來看,汽車是一個(gè)由激勵(lì)源( 發(fā)動(dòng)機(jī)、變速器等)、振動(dòng)傳遞器(由懸架系統(tǒng)和連接件組成)和噪聲發(fā)射器(車身)組成的系統(tǒng)。汽車NVH特性的研究應(yīng)該以整車作為研究對象, 但由于汽車系統(tǒng)極為復(fù)雜,因此,經(jīng)常將它分解成多個(gè)子系統(tǒng)進(jìn)行研究,如發(fā)動(dòng)機(jī)子系統(tǒng)(包括動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng))、底盤子系統(tǒng)(主要包括懸架系統(tǒng))、車身子系統(tǒng)等。

2. NVH問題是系統(tǒng)性的。例如有些轎車行駛時(shí)車廂噪聲大,查源頭在發(fā)動(dòng)機(jī),那么這一個(gè)噪聲問題可能就涉及到三個(gè)部分,一個(gè)是發(fā)動(dòng)本身的噪聲大,一個(gè)是發(fā)動(dòng)機(jī)懸置部件減振效果差,一個(gè)是車廂前圍和地板隔音技術(shù)不好,是一個(gè)互相關(guān)連的系統(tǒng)問題。

3. 當(dāng)遇到車廂噪聲大時(shí),人們一般考慮加強(qiáng)車廂隔音技術(shù)和材料,而對真正的噪聲發(fā)生源-發(fā)動(dòng)機(jī)則是無能為力,這只能是“亡羊補(bǔ)牢”,無法從根本上解決問題。但如果運(yùn)用NVH解決方案,就會(huì)涉及發(fā)動(dòng)機(jī)、懸置及車架等,從根本上減少噪聲產(chǎn)生的來源。因此,NVH問題實(shí)質(zhì)是汽車設(shè)計(jì)中要解決的問題,而不是汽車進(jìn)入市場后要解決的問題。

4. 汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)和車身都通過彈性元件支承在車橋和輪胎上,構(gòu)成一個(gè)彈性振動(dòng)系統(tǒng),整個(gè)系統(tǒng)按照各總成部件又分成多個(gè)“彈性振動(dòng)子系統(tǒng)”。當(dāng)汽車因路面凸凹不平、發(fā)動(dòng)機(jī)及傳動(dòng)系抖動(dòng)或車輪不平衡而受激振動(dòng)時(shí),各“彈性振動(dòng)子系統(tǒng)”發(fā)生振動(dòng)且互相關(guān)聯(lián)。

5.振動(dòng)是噪聲產(chǎn)生的根源之一,行駛時(shí)振動(dòng)大的車輛往往噪聲也大。因此,從汽車NVH問題的角度看,解決噪聲不能頭痛治頭,腳痛治腳,而應(yīng)該考慮到整車其他方面的問題,例如要考慮到車身、發(fā)動(dòng)機(jī)、輪胎、彈性支承等諸方面。

零部件生產(chǎn)企業(yè)

1.隨著專業(yè)化分工,整車制造企業(yè)已經(jīng)逐漸將大部分零部件交給零部件生產(chǎn)企業(yè)來做。盛行的“模塊化”生產(chǎn)方式把汽車裝配生產(chǎn)線上的部分裝配勞動(dòng)轉(zhuǎn)移到裝配生產(chǎn)線以外的地方去進(jìn)行。這樣,零部件生產(chǎn)企業(yè)必然遇到NVH問題。設(shè)計(jì)者考慮的問題也不單純是零部件的本身,而是零部件與零部件之間,零部件與整車之間的關(guān)系。

2.例如在解決車身NVH問題上,長春合成材料有限公司產(chǎn)品具有國內(nèi)較先進(jìn)的產(chǎn)品研發(fā)及其生產(chǎn)技術(shù),同時(shí)可以協(xié)同各汽車廠商開展同步開發(fā)工作。

3.例如在解決發(fā)動(dòng)機(jī)NVH問題時(shí),CooperStandard發(fā)動(dòng)機(jī)公司為了獲得更好的降噪效果,對發(fā)動(dòng)機(jī)做降噪處理外,還對車輛的發(fā)動(dòng)艙、車廂內(nèi)部設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)都進(jìn)行了聲學(xué)研究,以求最好的解決方案。輪胎也是噪聲的主要來源之一,一些廠商除選用低噪聲輪胎外,對車輪罩襯墊進(jìn)行聲學(xué)特性設(shè)計(jì),使其起阻隔噪聲的作用。

研究和評價(jià)

研究汽車的NVH特性首先必須利用CAE技術(shù)建立汽車動(dòng)力學(xué)模型,已經(jīng)有幾種比較成熟的理論和方法。

1.多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方法:將系統(tǒng)內(nèi)各部件抽象為剛體或彈性體,研究它們在大范圍空間運(yùn)動(dòng)時(shí)的動(dòng)力學(xué)特性。在汽車NVH特性的研究中,多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方法主要應(yīng)用于底盤懸架系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向傳動(dòng)系統(tǒng)低頻范圍的建模與分析。

2.有限元方法(FEM):是把連續(xù)的彈性體劃分成有限個(gè)單元,通過在計(jì)算機(jī)上劃分網(wǎng)格建立有限元模型,計(jì)算系統(tǒng)的變形和應(yīng)力以及動(dòng)力學(xué)特性。由于有限元方法的日益完善以及相應(yīng)分析軟件的成熟,使它成為研究汽車NVH特性的重要方法。一方面,它適用于車身結(jié)構(gòu)振動(dòng)、車室內(nèi)部空腔噪聲的建模分析;另一方面,與多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方法相結(jié)合來分析汽車底盤系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)特性,其準(zhǔn)確度也大大提高。

3.邊界元方法(BEM):與有限元方法相比,邊界元方法(BEM)降低了求解問題的維數(shù),能方便地處理無界區(qū)域問題,并且在計(jì)算機(jī)上也可以輕松地生成高效率的網(wǎng)格,但計(jì)算速度較慢。對于汽車車身結(jié)構(gòu)和車室內(nèi)部空腔的聲固耦合系統(tǒng)也可以采用邊界元法進(jìn)行分析,由于邊界元法在處理車室內(nèi)吸聲材料建模方面具有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn),因此正在得到廣泛的應(yīng)用。

4.統(tǒng)計(jì)能量分析(SEA)方法:以空間聲學(xué)和統(tǒng)計(jì)力學(xué)為基礎(chǔ)的統(tǒng)計(jì)能量分析(SEA)方法是將系統(tǒng)分解為多個(gè)子系統(tǒng),研究它們之間能量流動(dòng)和模態(tài)響應(yīng)的統(tǒng)計(jì)特性。它適用于結(jié)構(gòu)、聲學(xué)等系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)分析。對于中高頻(300HZ)的汽車NVH特性預(yù)測,如果采用FEM或BEM建立模型,將大大增加工作量而且其結(jié)果準(zhǔn)確度并不高,因此這時(shí)采用統(tǒng)計(jì)能量分析方法是合理的。有人利用SEAM軟件對某皮卡車建立了SEA模型,分析了它在250Hz以上的NVH特性并研究了模型參數(shù)對它的影響,得到令人滿意的結(jié)果。 

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