聽說你想看“寂靜嶺” 評吉利NVH試驗室

2017-01-06 by:CAE仿真在線來源:互聯(lián)網

一部家喻戶曉的恐怖電影《寂靜嶺》,想必很多人都有所感受過。正如其名一樣,《寂靜嶺》作為克里斯多夫最為出名的恐怖片,通過渲染四下無人一片寂靜的環(huán)境,帶給了我們一種由于過度安靜而產生的恐懼,也讓這種“靜謐恐懼感”成為了恐怖片不可或缺的要素之一。

那么,這種“安靜的可怕”的電影究竟與NVH試驗有著怎樣的關系呢?別著急,下文中你將隨我一同感受,這個來自吉利NVH試驗室的“寂靜嶺”。

熟悉我們頻道的朋友應該都對NVH這三個字母有所了解,這里不再過多解釋,無非就是噪聲、振動與聲振粗糙度這三個單詞的首字母簡寫。作為車輛開發(fā)的重要環(huán)節(jié),我們常說的“內飾異響”、“發(fā)動機噪音”和“車內隔音”等方面都是NVH所要關注的地方,如何優(yōu)化一臺車的NVH?俗話說是騾子是馬,遛一遛就知道了。車也同理,試驗一下,答案就有了。

吉利位于杭州的這一技術中心,集成了包括NVH試驗在內的基礎試驗研發(fā)項目,這一技術中心在技術標準上參考了很多沃爾沃的測試標準,而在今年年底,還將成立一家新的試驗中心,以完善現(xiàn)有項目。待新試驗中心投入使用,吉利將擁有共計11個NVH試驗室,基本滿足所有工況下的試驗要求。

這就回到了我們一開始的話題:“寂靜嶺”。沒錯,由于做NVH試驗過程中不能有其它聲源的干擾,世界上近乎所有的NVH試驗室都會在室內實現(xiàn)消聲處理,身臨該試驗室內,很多人會因為沒有回音和極度靜謐而產生不適,甚至于有恐懼感。該試驗室采用5平面吸音設計,與我們之前介紹的泛亞NVH試驗室不同,泛亞采用的是尖劈造型設計,對于處理低頻噪音的吸收效果要比該試驗室更好一些。但即便如此,該試驗室也可以做到吸收99%內部噪音和隔絕99.9%室外噪音的效果。

除了兩驅轉鼓試驗室,在新建成的試驗中心里,還將有四驅轉鼓試驗室,用于進行四驅車型的NVH試驗。當然,所有的NVH試驗室不僅僅就這些,還有諸如單一零件振動的測試臺架和激振異響試驗臺架,用于進行車輛各部分組件的NVH試驗和車輛懸架跳動工況下的NVH試驗。

編輯總結:

消費者對于用車需求的改變,不再僅僅是追求參數層面上的東西,這方面可以看出我國汽車市場正逐漸走向成熟化的道路。在未來的發(fā)展中,提升品質似乎要成為考驗各大車企的一項重要標準。在這個汽車技術高速發(fā)展的時代,如何才能做到這一點,這不僅僅需要在技術實力上保證不掉隊,更是對各個車企提出了一些在感性層面上的要求:汽車不僅僅要用著便利,還要用著省心,用著舒服。最起碼在NVH方面,已經有越來越多的中國車企開始在“寂靜嶺”中造車了。

實現(xiàn)無聲的藝術 NVH真有那么玄?

作者:汽車有文化

VH :噪聲、振動與聲振粗糙度(Noise、Vibration、Harshness)的英文縮寫。這是衡量汽車制造質量的一個綜合性問題,它給汽車用戶的感受是最直接和最表面的。

車輛的NVH問題是國際汽車業(yè)各大整車制造企業(yè)和零部件企業(yè)關注的問題之一。有統(tǒng)計資料顯示,整車約有1/3的故障問題是和車輛的NVH問題有關系,而各大公司有近20%的研發(fā)費用消耗在解決車輛的NVH問題上。

NVH特性研究在改進汽車乘坐舒適性中的應用

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

汽車動力總成懸置系統(tǒng)的隔振研究以及發(fā)動機進排氣噪聲的研究是改善整車舒適性的重要內容,動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)和轉向系統(tǒng)對路面不平度激勵的傳遞和響應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)的動力學特性可以改善它的傳遞特性,減少振動和噪聲;通過對轉向操縱機構和儀表板進行有限元分析,可以使轉向柱管、方向盤的固有頻率移出激勵頻率范圍并保證儀表板的響應振幅最小。汽車制動時產生的噪聲嚴重影響了車室內乘員的舒適性,實驗證明制動噪聲主要是由于制動器摩擦元件磨損不均勻造成的,通過對制動盤等元件進行有限元分析以及它的磨損特性對產生噪聲的影響等問題的研究,可以改善制動工況下的整車NVH特性。另外,隨著車速的不斷提高,高速流動的空氣與車身撞擊摩擦產生的振動噪聲已經成為車室噪聲的重要來源。

汽車在使用一段時間之后,一些元件(如傳動系的齒輪、聯(lián)軸節(jié)、懸架中的橡膠襯套、制動器中的制動盤等)的磨損將對整車的NVH特性產生重要影響,它們的強度、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。

對于汽車而言,NVH問題是處處存在的,根據問題產生的來源又可分為發(fā)動機NVH、車身NVH和底盤NVH三大部分,進一步還可細分為空氣動力NVH、空調系統(tǒng)NVH、道路行駛NVH、制動系統(tǒng)NVH等等。聲振粗糙度又可稱為不平順性或沖擊特性,與振動和噪聲的瞬態(tài)性質有關,描述了人體對振動和噪聲的主觀感受,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引起的汽車零部件強度和壽命問題都屬于NVH的研究范疇。從NVH的觀點來看,汽車是一個由激勵源( 發(fā)動機、變速器等)、振動傳遞器(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特性的研究應該以整車作為研究對象, 但由于汽車系統(tǒng)極為復雜,因此,經常將它分解成多個子系統(tǒng)進行研究,如發(fā)動機子系統(tǒng)(包括動力傳動系統(tǒng))、底盤子系統(tǒng)(主要包括懸架系統(tǒng))、車身子系統(tǒng)等。

NVH問題是系統(tǒng)性的。例如有些轎車行駛時車廂噪聲大,查源頭在發(fā)動機,那么這一個噪聲問題可能就涉及到三個部分,一個是發(fā)動本身的噪聲大,一個是發(fā)動機懸置部件減振效果差,一個是車廂前圍和地板隔音技術不好,是一個互相關連的系統(tǒng)問題。

當遇到車廂噪聲大時,人們一般考慮加強車廂隔音技術和材料,而對真正的噪聲發(fā)生源-發(fā)動機則是無能為力,這只能是“亡羊補牢”,無法從根本上解決問題。但如果運用NVH解決方案,就會涉及發(fā)動機、懸置及車架等,從根本上減少噪聲產生的來源。因此,NVH問題實質是汽車設計中要解決的問題,而不是汽車進入市場后要解決的問題。

汽車的發(fā)動機和車身都通過彈性元件支承在車橋和輪胎上,構成一個彈性振動系統(tǒng),整個系統(tǒng)按照各總成部件又分成多個“彈性振動子系統(tǒng)”。當汽車因路面凸凹不平、發(fā)動機及傳動系抖動或車輪不平衡而受激振動時,各“彈性振動子系統(tǒng)”發(fā)生振動且互相關聯(lián)。

振動是噪聲產生的根源之一,行駛時振動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,而應該考慮到整車其他方面的問題,例如要考慮到車身、發(fā)動機、輪胎、彈性支承等諸方面。

NVH零部件生產

隨著專業(yè)化分工,整車制造企業(yè)已經逐漸將大部分零部件交給零部件生產企業(yè)來做。盛行的“模塊化”生產方式把汽車裝配生產線上的部分裝配勞動轉移到裝配生產線以外的地方去進行。這樣,零部件生產企業(yè)必然遇到NVH問題。設計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系。

例如在解決車身NVH問題上,長春某公司產品具有國內較先進的產品研發(fā)及其生產技術,同時可以協(xié)同各汽車廠商開展同步開發(fā)工作。

例如在解決發(fā)動機NVH問題時,CooperStandard發(fā)動機公司為了獲得更好的降噪效果,對發(fā)動機做降噪處理外,還對車輛的發(fā)動艙、車廂內部設計結構都進行了聲學研究,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,對車輪罩襯墊進行聲學特性設計,使其起阻隔噪聲的作用。

研究和評價

研究汽車的NVH特性首先必須利用CAE技術建立汽車動力學模型,已經有幾種比較成熟的理論和方法。

多體系統(tǒng)動力學方法

將系統(tǒng)內各部件抽象為剛體或彈性體,研究它們在大范圍空間運動時的動力學特性。在汽車NVH特性的研究中,多體系統(tǒng)動力學方法主要應用于底盤懸架系統(tǒng)、轉向傳動系統(tǒng)低頻范圍的建模與分析。

有限元方法(FEM)

是把連續(xù)的彈性體劃分成有限個單元,通過在計算機上劃分網格建立有限元模型,計算系統(tǒng)的變形和應力以及動力學特性。由于有限元方法的日益完善以及相應分析軟件的成熟,使它成為研究汽車NVH特性的重要方法。一方面,它適用于車身結構振動、車室內部空腔噪聲的建模分析;另一方面,與多體系統(tǒng)動力學方法相結合來分析汽車底盤系統(tǒng)的動力學特性,其準確度也大大提高。

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,能方便地處理無界區(qū)域問題,并且在計算機上也可以輕松地生成高效率的網格,但計算速度較慢。對于汽車車身結構和車室內部空腔的聲固耦合系統(tǒng)也可以采用邊界元法進行分析,由于邊界元法在處理車室內吸聲材料建模方面具有獨特的優(yōu)點,因此正在得到廣泛的應用。

統(tǒng)計能量分析(SEA)方法

以空間聲學和統(tǒng)計力學為基礎的統(tǒng)計能量分析(SEA)方法是將系統(tǒng)分解為多個子系統(tǒng),研究它們之間能量流動和模態(tài)響應的統(tǒng)計特性。它適用于結構、聲學等系統(tǒng)的動力學分析。對于中高頻(300HZ)的汽車NVH特性預測,如果采用FEM或BEM建立模型,將大大增加工作量而且其結果準確度并不高,因此這時采用統(tǒng)計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對它的影響,得到令人滿意的結果。

控制措施

汽車振動和噪聲的產生并不是相互獨立,而是緊密聯(lián)系的。可以說,噪聲源于振動,振動、噪聲和舒適性這三者是密切相關的。既要減小振動、降低噪聲,又要提高乘坐舒適性、保證產品的安全性、環(huán)保性以及使用性能。

要改善汽車的NVH特性,首先是對其振動源和噪聲源的控制。這就需要改善產生振動和噪聲的零部件的結構,改善其振動特性,避免產生共振;改進旋轉元件的平衡;提高零部件的加工精度和裝配質量,減小相對運動元件之問的沖擊與摩擦;改善氣體或液體流動狀況,避免形成渦流;改善車身結構,提高剛度;施加與噪聲源振幅相當而相位相反的聲音等。其次要控制振動和噪聲傳遞的途徑。

這就需要對結構的振動和噪聲傳遞特性進行分析并改進,使之對振動和噪聲具有明顯的衰減作用而不是放大;優(yōu)化對發(fā)動機懸置的設計,降低發(fā)動機向車身傳遞的振動;對懸架系統(tǒng)進行改進,阻斷振動的傳遞;采用適合于平面振動的阻尼材料、適合于旋轉軸類的扭振減振器以及針對其它線振動的質量減振器;分析和改進結構,特別是車身的密封狀況,提高密封性能;各種吸音材料、隔音材料和隔音結構的研究及應用,提高汽車內部的吸音和隔音性能等。

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