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深入解析:乘用车车身NVH设计的关键要素

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在汽车工业中,NVH(噪声、振动与粗糙度)是衡量车辆舒适性和品质的重要指标。本文将深入探讨乘用车车身NVH设计的关键要素,帮助您理解如何通过合理的成本实现卓越的NVH性能。

1. NVH特性的影响因素

NVH特性受到多种因素的影响,包括车身结构和声学特性。在设计阶段,我们需要从结构和声学的角度分析这些因素,以确保整车的NVH性能达到预期目标。

2. 设计目标值的确定

为了实现NVH性能目标,我们需要设定各载荷和灵敏度的目标值。这些目标值将指导我们在设计过程中做出正确的决策,以最小的成本达到最佳的NVH效果。

3. 车身零部件与结构刚度的影响

车身的主要零部件和局部结构刚度对整车NVH特性有着直接的影响。通过分析这些零部件和结构刚度,我们可以更精确地控制NVH特性,提升整车性能。

4. 车身灵敏度分析

车身可以被视为一个线性结构系统,其响应与输入线性相关。通过频率响应描述结构的动态特性,我们可以计算出各载荷通过不同传递路径到达车身的共同作用,从而评估NVH问题。

5. 结构振动灵敏度

结构振动灵敏度是指用户感受到的振动与振动速度成正比。我们可以通过定义振动灵敏度,来评估用户在不同位置感受到的振动。

载荷输入点是动力总成和悬架系统与车身的连接点。各连接点的重要性将在后面详细讨论。 

共振会引起灵敏度出现峰值,主要原因是: 

车身整体模态,如弯曲和扭转;

响应点局部模态,如转向柱; 

输入点局部模态,如发动机悬置支架。

6. 乘员室声学灵敏度

常用的车身声学灵敏度是单位力作用下响应点(驾驶员耳旁)的声压大小。为 了方便工程计算,通常采用帕斯卡与牛顿的比值来表示,即 P/N。如下式所示:

声学灵敏度是衡量单位力作用下响应点(如驾驶员耳旁)的声压大小。通过实验结果,我们发现60dB/N是一个合理的目标值。

下面为车身声学 灵敏度试验示意图,在前后减振器座施加垂直方向单位作用力,在前后排成员耳旁 测量声压。

引起声腔灵敏度出现峰值的模态主要是:

车身弯曲模态; 

板件局部模态; 

输入点局部模态,如发动机悬置支架;

7. 灵敏度策略

整车NVH的目标值依赖于各噪音、振动传递路径对应的灵敏度和载荷。在设计阶段早期,我们可以通过RMS(均方根值)来估计NVH水平,并设定初始目标值。

NVHi 值最大的传递路径对关心的 NVH 问题影响最大,每个传递路径的 NVHi 值为:

8. 载荷和灵敏度目标值设定与数据库建立

针对具体车型设定目标值,并建立相应的数据库对于今后NVH目标值的设定具有重要意义。这有助于我们在未来的设计中快速参考和应用。
某车型较为合理的灵敏度初始目标如下:

载荷:Fi<20N(正弦输入); 

振动灵敏度:vi S <0.3 mm/s/N; 

声音灵敏度:pi S <0.02PA/N(60dB/N, B 计权)。 

以转向柱振动为例,一个很差的传递路径对应的各项指标为:

上述载荷目标指的是源自动力总成的正弦输入载荷。对于路噪等问题,有必要 设定 1/3 倍频程目标。相应载荷目标值为 1/3 倍频程内的 20N 均方根值,其余目标 值类似。

结语

通过以上分析,我们可以看到,NVH设计是一个复杂但至关重要的过程。它涉及到车身结构、零部件设计、载荷和灵敏度等多个方面。通过精确的目标值设定和策略应用,我们可以在保证成本效益的同时,实现卓越的NVH性能。

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来源:汽车NVH云讲堂
振动汽车声学NVH控制试验
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首次发布时间:2024-12-14
最近编辑:7天前
吕老师
硕士 28年汽车行业从业经验,深耕悬置...
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