走進前開發實驗室了解榮威RX5隔音降噪設計

2016-11-11 by:CAE仿真在線來源:互聯網

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)

研發部門DFMEA高級應用培訓 (2016)

車身尺寸優化與尺寸工程 (企業定制)

2016新能源汽車輕量化技術培訓 (2016)

----------------------------------------------------------------------

1NVH整體研發技術、榮威RX5隔音減振

汽車的開發設計是一項浩大的工程,對于全新開發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、內飾小修小改等等,開發全新的車型則需要從汽車的設計開發流程重新開始,對于實力雄厚的車企來說,更全面的產品測試是保證車輛品質的關鍵,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。

體驗讀圖模式

● 上汽NVH整體研發技術-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。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

更多技術頻道文章請點擊以下鏈接查看:

2全消混響、四輪轉鼓半消聲、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。

3.四輪轉鼓半消聲室

半消聲室中有一臺四電機獨立控制的轉鼓系統,可以對前驅、后驅以及四驅車進行測試。據工程師介紹,榮威RX5在這臺轉鼓上,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,這些穿通件產生的縫隙、開孔,在1%裸露狀態下會帶來50%的隔聲量下降。通過對車廂內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,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生的原因并去改進。上汽對于車輛的開發設計是比較嚴謹的,完全有自主知識產權設計理念。通過數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品的開發過程,而且適用于改進現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的隔振研究以及發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的發展與完善使這一問題得到較好的解決。懸架系統和轉向系統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、聯軸節、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。

詳細說明

1.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NVH、道路行駛NVH、制動系統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( 發動機、變速器等)、振動傳遞器(由懸架系統和連接件組成)和噪聲發射器(車身)組成的系統。汽車NVH特性的研究應該以整車作為研究對象, 但由于汽車系統極為復雜,因此,經常將它分解成多個子系統進行研究,如發動機子系統(包括動力傳動系統)、底盤子系統(主要包括懸架系統)、車身子系統等。

2. NVH問題是系統性的。例如有些轎車行駛時車廂噪聲大,查源頭在發動機,那么這一個噪聲問題可能就涉及到三個部分,一個是發動本身的噪聲大,一個是發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,而對真正的噪聲發生源-發動機則是無能為力,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。

4. 汽車的發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,整個系統按照各總成部件又分成多個“彈性振動子系統”。當汽車因路面凸凹不平、發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”發生振動且互相關聯。

5.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、發動機、輪胎、彈性支承等諸方面。

零部件生產企業

1.隨著專業化分工,整車制造企業已經逐漸將大部分零部件交給零部件生產企業來做。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品具有國內較先進的產品研發及其生產技術,同時可以協同各汽車廠商開展同步開發工作。

3.例如在解決發動機NVH問題時,CooperStandard發動機公司為了獲得更好的降噪效果,對發動機做降噪處理外,還對車輛的發動艙、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。

1.多體系統動力學方法:將系統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,多體系統動力學方法主要應用于底盤懸架系統、轉向傳動系統低頻范圍的建模與分析。

2.有限元方法(FEM):是把連續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,與多體系統動力學方法相結合來分析汽車底盤系統的動力學特性,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,能方便地處理無界區域問題,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點,因此正在得到廣泛的應用。

4.統計能量分析(SEA)方法:以空間聲學和統計力學為基礎的統計能量分析(SEA)方法是將系統分解為多個子系統,研究它們之間能量流動和模態響應的統計特性。它適用于結構、聲學等系統的動力學分析。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。

開放分享：優質有限元技術文章,助你自學成才