走進前開發(fā)實驗室了解榮威RX5隔音降噪設計

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

作者:周建強

振動噪聲高級培訓(2016)

Actran前處理及氣動聲學分析專題培訓(2016)

研發(fā)部門DFMEA高級應用培訓 (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培訓 (2016)

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1NVH整體研發(fā)技術、榮威RX5隔音減振

汽車的開發(fā)設計是一項浩大的工程,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改變車輛的主體設計,僅僅改變前后保險杠、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計開發(fā)流程重新開始,對于實力雄厚的車企來說,更全面的產(chǎn)品測試是保證車輛品質(zhì)的關鍵,他們會不斷試驗驗證定型。而這次我們有幸受邀參訪上汽榮威的音質(zhì)實驗室,那么究竟車輛是怎么改善隔音的,下面我們來一起看看吧。

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● 上汽NVH整體研發(fā)技術-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試驗室介紹

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

1.全消聲試驗室

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

2.混響試驗室

榮威RX5在我們看不到的地方,比如儀表臺、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試驗室進行的對比測試。

3.四輪轉(zhuǎn)鼓半消聲室

半消聲室中有一臺四電機獨立控制的轉(zhuǎn)鼓系統(tǒng),可以對前驅(qū)、后驅(qū)以及四驅(qū)車進行測試。據(jù)工程師介紹,榮威RX5在這臺轉(zhuǎn)鼓上,最高能以250km/h的速度運行,基本模擬到了日后實車在所有路況下的行駛速度。

4.密封試驗室

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,達到后期改進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:車輛的NVH是消費者普遍在意的,通過這些NVH試驗室,可以找出噪音振動產(chǎn)生的原因并去改進。上汽對于車輛的開發(fā)設計是比較嚴謹?shù)?完全有自主知識產(chǎn)權設計理念。通過數(shù)億元資金去建設完善的實驗室去做到真正的自主設計,這在國內(nèi)廠商中都是比較少有的。

NVH

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(chǎn)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(nèi)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(nèi)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(zhuǎn)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(zhuǎn)向操縱機構和儀表板進行有限元分析,可以使轉(zhuǎn)向柱管、方向盤的固有頻率移出激勵頻率范圍并保證儀表板的響應振幅最小。汽車制動時產(chǎn)生的噪聲嚴重影響了車室內(nèi)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(chǎn)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(chǎn)生的振動噪聲已經(jīng)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(chǎn)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。

詳細說明

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(diào)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(zhì)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(jīng)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。

2. 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。

3. 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(chǎn)生的來源。因此,NVH問題實質(zhì)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。

4. 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)。

5.振動是噪聲產(chǎn)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。

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轉(zhuǎn)移到裝配生產(chǎn)線以外的地方去進行。這樣,零部件生產(chǎn)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。

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)較先進的產(chǎn)品研發(fā)及其生產(chǎn)技術,同時可以協(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(nèi)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(jīng)有幾種比較成熟的理論和方法。

1.多體系統(tǒng)動力學方法: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(zhuǎn)向傳動系統(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單元,通過在計算機上劃分網(wǎng)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(nèi)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。

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,并且在計算機上也可以輕松地生成高效率的網(wǎng)格,但計算速度較慢。對于汽車車身結構和車室內(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特的優(yōu)點,因此正在得到廣泛的應用。

4.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(shù)對它的影響,得到令人滿意的結果。

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