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十分鐘之內(nèi)了解NVH在研究什么

2023-08-27 22:24:51·  來(lái)源:汽車(chē)測(cè)試網(wǎng)  
 

NVH 簡(jiǎn)介

NVH(噪聲、振動(dòng)和剛度)是一個(gè)廣泛的研究領(lǐng)域,它關(guān)注的是汽車(chē)、機(jī)械設(shè)備和其他工程系統(tǒng)中與噪聲和振動(dòng)有關(guān)的問(wèn)題。在這個(gè)領(lǐng)域,研究人員致力于理解和解決噪聲和振動(dòng)問(wèn)題,以減少它們對(duì)使用者的影響。這些問(wèn)題不僅會(huì)影響產(chǎn)品的舒適性,還會(huì)影響產(chǎn)品的質(zhì)量和可靠性。因此,研究NVH問(wèn)題是非常重要的,因?yàn)樗梢詭椭圃焐躺a(chǎn)更高質(zhì)量、更可靠、更舒適的產(chǎn)品。NVH研究可以涉及從材料和結(jié)構(gòu)的角度來(lái)了解噪聲和振動(dòng)的產(chǎn)生和傳播機(jī)制,也可以涉及設(shè)計(jì)改進(jìn)、振動(dòng)隔離和噪聲控制等方面。

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NVH基礎(chǔ)

噪音是指任何不需要的聲音或聲音的組合,這些聲音可能來(lái)自許多不同的源頭,例如路面、動(dòng)力總成、風(fēng)噪等。感受到的振動(dòng)則是指車(chē)內(nèi)任何物體或表面發(fā)生的震動(dòng),這種振動(dòng)可能會(huì)產(chǎn)生不適或影響周?chē)h(huán)境。刺激一詞通常用來(lái)描述不需要的聲音和/或振動(dòng)的強(qiáng)度和不適感,特別是在短時(shí)間內(nèi)經(jīng)歷的情況下。在許多情況下,這種不適感可能會(huì)對(duì)我們的身體健康產(chǎn)生不利影響,例如引起頭痛、失眠和焦慮等癥狀,因此我們需要注意并采取相應(yīng)的措施來(lái)減輕噪音和振動(dòng)對(duì)我們的身體和心理造成的負(fù)面影響。

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本質(zhì)上分析機(jī)械系統(tǒng)的振動(dòng)和噪聲是由多個(gè)激勵(lì)源通過(guò)不同的傳遞路徑抵達(dá)目標(biāo)位置后疊加而成的。因此建立振動(dòng)噪聲源-路徑-響應(yīng)模型是用于解釋汽車(chē)NVH問(wèn)題的最常用方法。該模型描述了振動(dòng)噪聲在汽車(chē)結(jié)構(gòu)中的傳播路徑和響應(yīng)過(guò)程,幫助分析和控制汽車(chē)的振動(dòng)和噪聲問(wèn)題。

該模型主要包括以下幾個(gè)要素:


  • 振動(dòng)噪聲源(Vibration Noise Source):這是指產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲的源頭,例如發(fā)動(dòng)機(jī)、變速器、懸掛系統(tǒng)等。它們通過(guò)機(jī)械運(yùn)動(dòng)或氣體流動(dòng)引起的振動(dòng)和聲波傳播到車(chē)內(nèi)。

  • 振動(dòng)傳播路徑(Vibration Transmission Path):指振動(dòng)和噪聲從源頭傳播到汽車(chē)結(jié)構(gòu)中的路徑,包括機(jī)械連接、彈性元件、液體介質(zhì)等。傳播路徑的特性會(huì)影響振動(dòng)和噪聲的傳遞過(guò)程,例如傳遞損失、共振現(xiàn)象等。

  • 結(jié)構(gòu)響應(yīng)(Structure Response):這是指汽車(chē)結(jié)構(gòu)對(duì)振動(dòng)和噪聲的響應(yīng)情況。結(jié)構(gòu)的固有振動(dòng)特性、共振頻率、模態(tài)分布等會(huì)影響振動(dòng)和噪聲的傳播和放大。不同部位的結(jié)構(gòu)響應(yīng)會(huì)影響到車(chē)內(nèi)和車(chē)外的振動(dòng)和噪聲水平。

  • 聲輻射(Sound Radiation):這是指汽車(chē)結(jié)構(gòu)振動(dòng)產(chǎn)生的聲波通過(guò)傳播路徑輻射到車(chē)內(nèi)和車(chē)外的過(guò)程。聲輻射的特性由結(jié)構(gòu)振動(dòng)和聲學(xué)特性共同決定,包括輻射效率、輻射方向性等。


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    綜合上述要素,振動(dòng)噪聲源路徑響應(yīng)模型可以幫助定位汽車(chē)NVH問(wèn)題的根源和傳播路徑,并提供改進(jìn)措施的依據(jù)。通過(guò)優(yōu)化振動(dòng)噪聲源、改善傳播路徑和調(diào)整結(jié)構(gòu)響應(yīng)等方式,可以有效降低汽車(chē)的振動(dòng)和噪聲水平,提升乘坐舒適性和品質(zhì)感。

    NVH 測(cè)試

    國(guó)內(nèi)汽車(chē)廠商投入超過(guò)數(shù)千萬(wàn)甚至上億的資金進(jìn)行NVH開(kāi)發(fā)工作,以開(kāi)發(fā)新材料和減振技術(shù)。新的設(shè)計(jì)方法開(kāi)始在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中考慮NVH問(wèn)題。這涉及將廣泛的建模、仿真、評(píng)估和優(yōu)化技術(shù)整合到設(shè)計(jì)過(guò)程中,以確保噪音和振動(dòng)的舒適性。同時(shí)還在開(kāi)發(fā)新的材料和技術(shù),使減振處理更輕、更便宜和更有效。

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    NVH測(cè)試是為了評(píng)估和分析噪聲、振動(dòng)和剛度問(wèn)題的存在和表現(xiàn)。以下是一些常見(jiàn)的NVH測(cè)試:


  • 噪聲測(cè)試: a. A計(jì)權(quán)聲級(jí)測(cè)量:使用麥克風(fēng)來(lái)測(cè)量噪聲的強(qiáng)度和頻譜。b. 聲音源識(shí)別:通過(guò)分析頻譜和聲音特征,確定噪聲的來(lái)源。c. 噪聲源定位:使用麥克風(fēng)陣列等工具,確定噪聲的具體位置。

  • 振動(dòng)測(cè)試: a. 加速度測(cè)量:使用加速度計(jì)來(lái)測(cè)量振動(dòng)的幅度和頻率。b. 位移測(cè)量:使用激光干涉儀或位移傳感器等設(shè)備,測(cè)量物體在振動(dòng)中的位移。c. 振動(dòng)模態(tài)分析:通過(guò)頻率響應(yīng)函數(shù)和模態(tài)分析,確定結(jié)構(gòu)的固有振動(dòng)特性。

  • 剛度測(cè)試: a. 拉伸、壓縮或扭轉(zhuǎn)試驗(yàn):通過(guò)施加外力,測(cè)量物體的形變和應(yīng)力,從而計(jì)算剛度。b. 動(dòng)態(tài)剛度測(cè)試:測(cè)量物體在振動(dòng)條件下的剛度變化。

  • 噪聲與振動(dòng)測(cè)試: a. 噪聲與振動(dòng)耦合測(cè)試:通過(guò)同時(shí)測(cè)量噪聲和振動(dòng),分析二者之間的關(guān)系。b. 噪聲與振動(dòng)傳遞路徑分析:確定噪聲或振動(dòng)在系統(tǒng)中的傳遞路徑和主要傳遞途徑。

  • 整車(chē)NVH測(cè)試: a. 靜態(tài)和動(dòng)態(tài)噪聲測(cè)試:評(píng)估整車(chē)在不同工況下的噪聲水平。b. 車(chē)內(nèi)噪聲測(cè)試:測(cè)量車(chē)內(nèi)空間的噪聲水平和聲音特性。c. 車(chē)輛振動(dòng)測(cè)試:測(cè)量車(chē)輛在駕駛過(guò)程中的振動(dòng)水平和頻率響應(yīng)。d.通過(guò)噪聲測(cè)試:

  • 輔助測(cè)試技術(shù):a. 模態(tài)分析:通過(guò)激勵(lì)和響應(yīng)信號(hào)的分析,確定結(jié)構(gòu)的固有振動(dòng)模態(tài)。b. 聲音品質(zhì)評(píng)估:通過(guò)主觀聽(tīng)感和客觀參數(shù)評(píng)估聲音的質(zhì)量和舒適性。c. 環(huán)境噪聲測(cè)試:測(cè)量環(huán)境中的噪聲水平和頻譜特性。


  • 這些測(cè)試方法可以幫助工程師了解產(chǎn)品的NVH問(wèn)題,并指導(dǎo)優(yōu)化設(shè)計(jì)和改進(jìn)制造過(guò)程。具體的測(cè)試方法和工具選擇會(huì)根據(jù)具體的應(yīng)用和測(cè)試需求而有所差異。

    NVH 測(cè)試設(shè)備


  • 四立柱激振臺(tái)

  • 激振器

  • 加速度計(jì)

  • 麥克風(fēng)

  • 動(dòng)力測(cè)功機(jī)

  • 測(cè)試軟件

  • 多通道NVH數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

  • 聲學(xué)全息設(shè)備

  • 激光測(cè)振儀

  • 半/全消聲測(cè)試室


  • NVH 分析

    NVH(噪聲、振動(dòng)和剛度)的分析方法有多種。以下是一些常用的NVH分析方法:


  • 頻譜分析:將信號(hào)轉(zhuǎn)換為頻域數(shù)據(jù),通過(guò)頻譜圖和頻譜分量的分析來(lái)識(shí)別噪聲和振動(dòng)的頻率成分和能量分布。

  • 波形分析:對(duì)時(shí)域信號(hào)進(jìn)行時(shí)間和幅值的觀察和分析,以了解噪聲和振動(dòng)的時(shí)序特征,如起伏、周期性和瞬態(tài)響應(yīng)等。

  • 頻率響應(yīng)分析:通過(guò)將系統(tǒng)激勵(lì)信號(hào)與響應(yīng)信號(hào)進(jìn)行頻譜比較,得出系統(tǒng)的頻率響應(yīng)函數(shù),以評(píng)估其頻率響應(yīng)范圍、共振和傳遞函數(shù)等特性。

  • 模態(tài)分析:通過(guò)測(cè)量振動(dòng)響應(yīng)信號(hào),確定結(jié)構(gòu)的固有振動(dòng)模態(tài)和相應(yīng)的頻率、阻尼和振型等信息。

  • 相位分析:分析信號(hào)的相位關(guān)系,以了解振動(dòng)和噪聲之間的時(shí)間相位差異,識(shí)別共振點(diǎn)和相干性。

  • 統(tǒng)計(jì)能量分析:通過(guò)將信號(hào)轉(zhuǎn)換為能量圖,計(jì)算和比較不同頻段的能量貢獻(xiàn),以確定主要噪聲和振動(dòng)源。

  • 辨識(shí)分析:通過(guò)模型辨識(shí)技術(shù),從振動(dòng)或噪聲信號(hào)中提取系統(tǒng)的力學(xué)參數(shù)、傳遞函數(shù)和共振頻率等信息。

  • 聲音品質(zhì)評(píng)估:使用主觀聽(tīng)感和客觀參數(shù),對(duì)噪聲進(jìn)行評(píng)估和比較,以確定聲音的質(zhì)量和舒適性。


  • 這些分析方法可以單獨(dú)或結(jié)合使用,根據(jù)具體的NVH問(wèn)題和測(cè)試需求來(lái)選擇合適的方法。同時(shí),隨著技術(shù)的進(jìn)步,還涌現(xiàn)出許多新的分析方法和工具,以提高NVH分析的準(zhǔn)確性和效率。

    NVH 控制方法

    NVH(噪聲、振動(dòng)和剛度)控制的方法多種多樣,以下是一些常見(jiàn)的NVH控制方法:


  • 結(jié)構(gòu)優(yōu)化:通過(guò)優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),改善剛度、減少共振,降低振動(dòng)和噪聲水平。例如,在汽車(chē)工業(yè)中,可以通過(guò)優(yōu)化車(chē)身結(jié)構(gòu)、加強(qiáng)隔音措施等來(lái)減少噪聲和振動(dòng)。

  • 材料選擇:選擇合適的材料和聲學(xué)隔離材料,以減少噪聲和振動(dòng)的傳遞。例如,選擇具有較好隔音性能的材料用于產(chǎn)品的制造。

  • 減振技術(shù):使用減振措施來(lái)消除或減小振動(dòng)的影響。例如,通過(guò)安裝減振器、減振墊等來(lái)降低機(jī)械設(shè)備的振動(dòng)水平。

  • 主動(dòng)噪聲控制:采用主動(dòng)噪聲控制技術(shù),通過(guò)傳感器和控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和分析噪聲信號(hào),并采取相應(yīng)的補(bǔ)償措施來(lái)抵消或減少噪聲。例如,在一些高端汽車(chē)中使用主動(dòng)噪聲控制技術(shù)來(lái)降低外界噪聲對(duì)音質(zhì)的影響。

  • 降噪隔音技術(shù):采用隔音材料、隔音結(jié)構(gòu)或隔音裝置來(lái)阻擋傳播噪聲的路徑,減少外界噪聲的干擾。例如,在車(chē)門(mén)鈑金中使用吸音棉、隔音墊等隔音措施。

  • 節(jié)能減振技術(shù):通過(guò)改變系統(tǒng)的工作參數(shù)或調(diào)整結(jié)構(gòu)參數(shù),減小振動(dòng)能量的損耗,降低系統(tǒng)的振動(dòng)和噪聲水平。例如,在發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域中,采用平衡軸技術(shù)來(lái)減小發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)和噪聲。

  • 智能控制技術(shù):應(yīng)用智能控制算法和技術(shù),通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和分析系統(tǒng)的狀態(tài)和振動(dòng)信號(hào),對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)整和優(yōu)化,以實(shí)現(xiàn)最佳的NVH控制效果。


  • 需要根據(jù)具體的NVH問(wèn)題和應(yīng)用場(chǎng)景選擇合適的控制方法。同時(shí),不同的方法也可以結(jié)合使用,以達(dá)到更好的NVH控制效果。

    NVH具體案例

    控制車(chē)內(nèi)噪音、振動(dòng)的一些常見(jiàn)方法包括向汽車(chē)面板添加橡膠或?yàn)r青材料,填充密封劑,并在車(chē)身面板中注入膨脹泡沫。橡膠或?yàn)r青材料附著在各種汽車(chē)面板上,增加阻尼和質(zhì)量負(fù)載,以降低振動(dòng)水平和面板的異響。填充密封劑用于封閉面板間隙,以增加發(fā)動(dòng)機(jī)、風(fēng)和胎噪聲源對(duì)車(chē)輛內(nèi)部的傳遞損失。注入到面板之間的膨脹泡沫,如儀表盤(pán)和防火墻,有助于增加剛度和振動(dòng)吸收。

    所有這些現(xiàn)有方法在較高頻率下有效地降低車(chē)輛的聲音和振動(dòng)水平。然而,在低于200 Hz的較低頻率下,一些隔聲方法幾乎無(wú)效。同時(shí)汽車(chē)NVH性能開(kāi)發(fā)中要注意效果和成本的平衡,無(wú)限制的NVH方案會(huì)給車(chē)輛增加了相當(dāng)大的重量,從而影響了其燃油經(jīng)濟(jì)性,并增加了成本。

    ---END---

    2023車(chē)輛可靠性及耐久性測(cè)試技術(shù)論壇


    時(shí)間:2023年10月19-20日 | 上海

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