走进前开发实验室了解荣威RX5隔音降噪设计

2016-11-11 by:CAE仿真在线来源:互联网

作者:周建强

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1NVH整体研发技术、荣威RX5隔音减振

汽车的开发设计是一项浩大的工程,对于全新开发的车型来说更是如此。换代车型往往都不会改变车辆的主体设计,仅仅改变前后保险杠、前后车灯的造型、内饰小修小改等等,开发全新的车型则需要从汽车的设计开发流程重新开始,对于实力雄厚的车企来说,更全面的产品测试是保证车辆品质的关键,他们会不断试验验证定型。而这次我们有幸受邀参访上汽荣威的音质实验室,那么究竟车辆是怎么改善隔音的,下面我们来一起看看吧。

体验读图模式

● 上汽NVH整体研发技术-Sound Tuning

近几年来越来越多的人知道NVH,也越来越多人注重汽车的品质。NVH是指噪声、振动与声振粗糙度,是Noise、Vibration、Harshness的英文缩写。这是衡量汽车制造质量的一个综合性问题,它给汽车用户的感受是最直接和最表面的。

● 荣威RX5移动微型消声室

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2全消混响、四轮转鼓半消声、密封回顶部

● NVH试验室介绍

上汽目前共有10类NVH试验室,包括全消混响试验室、四轮转鼓半消声试验室和密封试验室等。

1.全消声试验室

在层层“包裹”之下,整个消声室的本底噪声只有8.2分贝,在不动不说的状态下,自己心跳声也听得清清楚楚。完全进入了一个无声的世界。

2.混响试验室

荣威RX5在我们看不到的地方,比如仪表台、立柱、饰板等背面都布置了吸音棉,这些看不到的吸音棉都是在这个试验室进行的对比测试。

3.四轮转鼓半消声室

半消声室中有一台四电机独立控制的转鼓系统,可以对前驱、后驱以及四驱车进行测试。据工程师介绍,荣威RX5在这台转鼓上,最高能以250km/h的速度运行,基本模拟到了日后实车在所有路况下的行驶速度。

4.密封试验室

一辆车上有众多的电器线束、拉锁、管路与车外相通,这些穿通件产生的缝隙、开孔,在1%裸露状态下会带来50%的隔声量下降。通过对车厢内充气可以很好的查找车身密封不好的地方,达到后期改进密封性和噪音的效果。

荣威RX5采用了大量的消声室原理去改善车辆的隔音情况,也通过大量的试验去提高车辆的隔音品质,因此我们也期待车辆上市之后具体的隔音试驾感受。

总结:车辆的NVH是消费者普遍在意的,通过这些NVH试验室,可以找出噪音振动产生的原因并去改进。上汽对于车辆的开发设计是比较严谨的,完全有自主知识产权设计理念。通过数亿元资金去建设完善的实验室去做到真正的自主设计,这在国内厂商中都是比较少有的。

NVH

NVH特性研究在改进汽车乘坐舒适性中的应用

NVH特性的研究不仅仅适用于整个汽车新产品的开发过程,而且适用于改进现有车型乘坐舒适性的研究。这是一项针对汽车的某一个系统或总成进行建模分析,找出对乘坐舒适性影响最大的因素,通过改善激励源振动状况(降幅或移频)或控制激励源振动噪声向车室内的传递来提高乘坐舒适性。

汽车动力总成悬置系统的隔振研究以及发动机进排气噪声的研究是改善整车舒适性的重要内容,动力总成液压悬置系统的发展与完善使这一问题得到较好的解决。悬架系统和转向系统对路面不平度激励的传递和响应对驾驶员及乘客的乘坐舒适性有很大影响,分析悬架系统的动力学特性可以改善它的传递特性,减少振动和噪声;通过对转向操纵机构和仪表板进行有限元分析,可以使转向柱管、方向盘的固有频率移出激励频率范围并保证仪表板的响应振幅最小。汽车制动时产生的噪声严重影响了车室内乘员的舒适性,实验证明制动噪声主要是由于制动器摩擦元件磨损不均匀造成的,通过对制动盘等元件进行有限元分析以及它的磨损特性对产生噪声的影响等问题的研究,可以改善制动工况下的整车NVH特性。另外,随着车速的不断提高,高速流动的空气与车身撞击摩擦产生的振动噪声已经成为车室噪声的重要来源。

汽车在使用一段时间之后,一些元件(如传动系的齿轮、联轴节、悬架中的橡胶衬套、制动器中的制动盘等)的磨损将对整车的NVH特性产生重要影响,它们的强度、可靠性和灵敏度分析是研究整车特性的重要工作,这也就是所谓高行驶里程下汽车NVH特性的研究。

详细说明

1.对于汽车而言,NVH问题是处处存在的,根据问题产生的来源又可分为发动机NVH、车身NVH和底盘NVH三大部分,进一步还可细分为空气动力NVH、空调系统NVH、道路行驶NVH、制动系统NVH等等。声振粗糙度又可称为不平顺性或冲击特性,与振动和噪声的瞬态性质有关,描述了人体对振动和噪声的主观感受,不能直接用客观测量方法来度量。乘员在汽车中的舒适性感受以及由于振动引起的汽车零部件强度和寿命问题都属于NVH的研究范畴。从NVH的观点来看,汽车是一个由激励源( 发动机、变速器等)、振动传递器(由悬架系统和连接件组成)和噪声发射器(车身)组成的系统。汽车NVH特性的研究应该以整车作为研究对象, 但由于汽车系统极为复杂,因此,经常将它分解成多个子系统进行研究,如发动机子系统(包括动力传动系统)、底盘子系统(主要包括悬架系统)、车身子系统等。

2. NVH问题是系统性的。例如有些轿车行驶时车厢噪声大,查源头在发动机,那么这一个噪声问题可能就涉及到三个部分,一个是发动本身的噪声大,一个是发动机悬置部件减振效果差,一个是车厢前围和地板隔音技术不好,是一个互相关连的系统问题。

3. 当遇到车厢噪声大时,人们一般考虑加强车厢隔音技术和材料,而对真正的噪声发生源-发动机则是无能为力,这只能是“亡羊补牢”,无法从根本上解决问题。但如果运用NVH解决方案,就会涉及发动机、悬置及车架等,从根本上减少噪声产生的来源。因此,NVH问题实质是汽车设计中要解决的问题,而不是汽车进入市场后要解决的问题。

4. 汽车的发动机和车身都通过弹性元件支承在车桥和轮胎上,构成一个弹性振动系统,整个系统按照各总成部件又分成多个“弹性振动子系统”。当汽车因路面凸凹不平、发动机及传动系抖动或车轮不平衡而受激振动时,各“弹性振动子系统”发生振动且互相关联。

5.振动是噪声产生的根源之一,行驶时振动大的车辆往往噪声也大。因此,从汽车NVH问题的角度看,解决噪声不能头痛治头,脚痛治脚,而应该考虑到整车其他方面的问题,例如要考虑到车身、发动机、轮胎、弹性支承等诸方面。

零部件生产企业

1.随着专业化分工,整车制造企业已经逐渐将大部分零部件交给零部件生产企业来做。盛行的“模块化”生产方式把汽车装配生产线上的部分装配劳动转移到装配生产线以外的地方去进行。这样,零部件生产企业必然遇到NVH问题。设计者考虑的问题也不单纯是零部件的本身,而是零部件与零部件之间,零部件与整车之间的关系。

2.例如在解决车身NVH问题上,长春合成材料有限公司产品具有国内较先进的产品研发及其生产技术,同时可以协同各汽车厂商开展同步开发工作。

3.例如在解决发动机NVH问题时,CooperStandard发动机公司为了获得更好的降噪效果,对发动机做降噪处理外,还对车辆的发动舱、车厢内部设计结构都进行了声学研究,以求最好的解决方案。轮胎也是噪声的主要来源之一,一些厂商除选用低噪声轮胎外,对车轮罩衬垫进行声学特性设计,使其起阻隔噪声的作用。

研究和评价

研究汽车的NVH特性首先必须利用CAE技术建立汽车动力学模型,已经有几种比较成熟的理论和方法。

1.多体系统动力学方法:将系统内各部件抽象为刚体或弹性体,研究它们在大范围空间运动时的动力学特性。在汽车NVH特性的研究中,多体系统动力学方法主要应用于底盘悬架系统、转向传动系统低频范围的建模与分析。

2.有限元方法(FEM):是把连续的弹性体划分成有限个单元,通过在计算机上划分网格建立有限元模型,计算系统的变形和应力以及动力学特性。由于有限元方法的日益完善以及相应分析软件的成熟,使它成为研究汽车NVH特性的重要方法。一方面,它适用于车身结构振动、车室内部空腔噪声的建模分析;另一方面,与多体系统动力学方法相结合来分析汽车底盘系统的动力学特性,其准确度也大大提高。

3.边界元方法(BEM):与有限元方法相比,边界元方法(BEM)降低了求解问题的维数,能方便地处理无界区域问题,并且在计算机上也可以轻松地生成高效率的网格,但计算速度较慢。对于汽车车身结构和车室内部空腔的声固耦合系统也可以采用边界元法进行分析,由于边界元法在处理车室内吸声材料建模方面具有独特的优点,因此正在得到广泛的应用。

4.统计能量分析(SEA)方法:以空间声学和统计力学为基础的统计能量分析(SEA)方法是将系统分解为多个子系统,研究它们之间能量流动和模态响应的统计特性。它适用于结构、声学等系统的动力学分析。对于中高频(300HZ)的汽车NVH特性预测,如果采用FEM或BEM建立模型,将大大增加工作量而且其结果准确度并不高,因此这时采用统计能量分析方法是合理的。有人利用SEAM软件对某皮卡车建立了SEA模型,分析了它在250Hz以上的NVH特性并研究了模型参数对它的影响,得到令人满意的结果。

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