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1、汽车振动与噪声(NVH)测试与分析,丁 康 教授 2012年10月9日,第一部分：汽车NVH概述 第二部分：汽车NVH测试内容 第三部分：NVH测试实例,主要内容,1. NVH的定义 2. 必要性和意义 3. 汽车噪声法规和标准 4. 汽车NVH的分类和控制方法 5. 我国汽车NVH研发设计水平 6. 国内外汽车噪声预测理论方法,第一部分：汽车NVH概述,1,Noise （噪声）,2,Vibration (振动),3,Harshness (声振粗糙度),1. NVH的定义,噪声和振动的品质 主观评价,车辆NVH系统的内在关系,NVH问题产生的后果,2. 必要性和意义 汽车约有1/3的故障问题与
2、NVH有关，而各大公司有近20%的研发费用消耗在解决车辆的NVH问题上，中高档轿车在研发期间与NVH有关的实验量最大； 汽车的NVH性能已被越来越多的用户所重视，用户需求是企业动力 ； 良好的NVH性能是汽车企业竞争力的体现，高档汽车对NVH 性能要求很高； 噪音污染是三大污染之一，国家制定法规和标准来控制噪声的污染和对人体的危害。,3. 汽车噪声法规和标准,GB1495-2002汽车加速行驶车外噪声限值及测量方法,(M1是包括驾驶员在内不超过9座，最大质量不超过1000KG),GB 161701996 汽车定置噪声限值,4. 汽车NVH的分类和控制,5. 我国汽车NVH研发设计水平,较国外先
3、进水平滞后15-20年，相当于国外90年代中期水平。国内较领先的是长安、奇瑞等。 自主品牌NVH性能开发现状： 目标及分解不明确 没有足够的多方案设计 不能再开发的前期发现问题 在前期不能做到与其他性能间的平衡 与D 滞后角：在60Hz以下随着频率和振幅的增大而略有增大,在60Hz以上却会减小。,不同位移激励的橡胶悬置低频动态特性,不同位移激励的橡胶悬置高频动态特性,橡胶悬置的动静刚度比随激振频率增大而非线性增大，在60Hz左右超过2，表明此时悬置黏弹滞后性大，动刚度显著增大，隔振性能变差。,橡胶悬置的动静刚度比,动静刚度比,1. 动应变测试 2. 发动机扭振测试分析 3. 白车身模态分析,第
4、三部分：NVH测试实例,1. 动应变测试,某轻型卡车的离合器壳体投入使用前，通过实车安装下的动应变测试试验,分析其动应变值的大小与分布，为其强度分析提供试验依据。,测试方法,设备： 1) 温度自补偿型单轴应变片 2) YE29003A桥盒24个 3) 江苏联能YE3817C型6路动态应变放大仪4台 4) 德国米勒贝姆（BBM）数据采集分析系统，包括28路模拟输入通道的MKII动态数据采集仪和配有PAK数据采集分析软件的笔记本电脑。,测点分布 在离合器壳体上按顺时针方向布置31个测点，测点主要布置在离合器与发动机的螺栓联接处及加强筋两侧 。,测试工况 将车的后轮支起，在传动轴上加装不平衡块(24
5、g)。 1) 分别挂上空档、1档、2档、3档、4 档和5档，将油门踩到底，待发动机转速稳定 后测试离合器壳体上各测点的动应变。 2) 挂上5档，缓慢踩下油门直至到底， 测试升速下各测点的动应变。 测试实况图如下图所示。,测试数据分析,（1）稳定工况 各测点在各档下动应变峰值如下图，测点3的动应变最大。,取动应变最大的测点3为例，分别做出各档下的频 谱图，3档的动应变峰值频谱图如下图：,当油门踩 到底时，各档发动机的转速约4000rpm，即转频约为67hz。,5档的动应变峰值频谱图如下图：,（2）升速工况 测点3时频分析如图所示：,结论 从稳定工况可以看出： 1. 各测点中测点3的动应变最大；
6、2. 当传动轴转速较低时，各测点的动应变基本只受发动机 振动的影响，受传动轴的不平衡的影响很小，如在1-4档； 3. 当传动轴转速较高，如在5档且发动机转速达最高时，各 测点动应变在一定程度上受到传动轴不平衡的影响，但 影响相对于发动机本身的影响来说仍然较小；且一般来 说，实际很少会工作在这种工况下。 从升速工况可以看出： 1. 在整个变速器输入输出轴工作转速范围内都没有发生共振； 2. 受传动轴的不平衡量影响很小。,2. 发动机扭振测试分析,稳态分析方法 阶比跟踪分析 瞬态分析方法 Kalman滤波分析 转速跟踪分析,基于能量重心法的转速跟踪分析法,能量重心法,此次测试采用方法,测试方法：,
7、在发动机台架上进行发机瞬态扭振信号提取。,测试实况图,数据分析,图1 瞬态扭转和转速信号,图2 瞬态扭转信号各谐次幅值随时间变化,结论 1）由图1可以看出，估计转速曲线与实测转速曲线完全吻合，充分说明了基于能量重心法的转速跟踪分析提取转速的精确性； 2）由图2可以看出，基于能量重心法的转速跟踪分析幅值提取的正确性。,3. 白车身模态分析,轿车白车身模态特性分析是车身结构设计与研究的重要内容。模态频率和振型直接反映车身的动态性能，特别是车身的前几阶模态对汽车设计相当重要，识别车身系统模态对避免车身结构与声腔共振、降低车内噪声有着重要的意义。,1. 支撑条件 支撑条件一般分为自由支撑和地面支撑两类
8、。自由支撑应用较多。车身与橡胶绳形成的质量弹簧系统的频率远小于车身的一阶固有频率。一般要求支撑系统固有频率小于被测件第1阶固有频率的10% 20%。,白车身自由支撑,在MEscope软件里建立模型,2. 测点和激振点的选择 测点反应车身结构，并能明确显示模态振型的特征，避开各阶振型的节点（底盘和车身连接点）对于模态可能较多的局部区域可增加测点。,单点激振法与多点激振法。 (1)激励点的位置应避开系统弯扭振型的节点； (2)激励点位置的刚度应足够大。,悬挂安置点、座椅安装点附近，一般为常见弯扭阵型节点。,激振点选择,3. 结果分析,A柱,B柱,C柱,加油口,在白车身自由模态计算中,前六阶模态为刚
9、体模态,从第七阶开始为弹性模态（一阶弹性模态一般在20HZ之后）。,某白车身一阶扭转模态 29HZ,某白车身一阶弯曲模态 38HZ,某白车身二阶弯曲模态 52HZ,某白车身二阶扭转模态 38HZ,车身关键框架结构影响弯扭转模态频率。频率在70 Hz以下时,车身模态主要为主振型,该频段的模态特性对整车的动态性能有重要影响。,在弹性模态中会出现许多局部模态,它们往往是由车身局部刚度薄弱产生。根据局部模态的振型特点可以进行有针对性的车身局部薄弱结构的改进或加强。 白车身零件的板厚、横截面形状及连接状态是决定其模态频率的主要因素。一般车身A柱、C柱的刚度及其和顶盖的连接刚度是影响白车身整体一阶扭转模态频率的“敏感区”。,某白车身振动模态165HZ,车身顶棚 明显的局 部模态,感谢！,欢迎大家提问！,