汽车ＮＶＨ之车身－结构篇
汽车ＮＶＨ指的是汽车的振动和噪声性能，是汽车舒适性的关键因素，一辆ＮＶＨ性能优秀的汽车不但可以给乘坐在车内的顾客带来舒适的感受，同时也会让顾客觉得该车的质量也很好。
ＮＶＨ是三个英语单词（Noise，Ｖibration，Harshness）的缩写，ＮＶ表示噪声和振动，Ｈ表示声振粗糙度，指噪声和振动的品质，是描述人体在噪声和振动共同作用下的环境中产生的一种主观感受。其中噪声和振动是可以通过客观数据测量来定量的评价，而声振粗糙度是不能直接用客观数据测量的方法来度量的，只能是通过人的主观感受来进行主观评价的。
为了把汽车的ＮＶＨ性能做好，我们必须明白汽车ＮＶＨ的来源以及它们是如何传递到车内的。如下图所示，对车身来说，引起车内噪声的主要振动源有两种：发动机振动和轮胎/悬架振动；主要噪声源有两种：发动机辐射和轮胎辐射。结构振动引起车内结构噪声，噪声源辐射引起车内空气噪声，主要通过两条传递路径传入车内，分别是结构传递和空气传递。结构传递是指振动通过与车身相连的部件，如悬置，排气吊耳或悬架传递到车身，引起车身结构板件的振动，车身结构板件与车内声腔耦合，向车内辐射噪声。空气传递则是指噪声源处的噪声通过空气传递到车身结构表面，引起车身结构板件振动，并向车内辐射噪声。从频率分布上看，结构噪声传递主要以低频为主，大概分布在２０~５００Hz频率范围，而空气噪声传递主要以中高频为主，大概分布在４００~８０００Ｈz频率范围。因此，前面所述的噪声振动源中，发动机振动和轮胎/悬架振动来源的噪声主要是结构传递，而发动机辐射和轮胎辐射来源的噪声主要是空气传递。
在搞清楚了汽车ＮＶＨ的来源和车内噪声的传递路径后，我们可以知道车身在汽车ＮＶＨ中发挥了重要的作用。一辆汽车主要由车身、动力总成、底盘和电器等系统组成，其中车身是汽车最重要的结构，它一方面承受来自动力总成和底盘的入力激励，另一方面作为车内噪声的直接发声者，让顾客直接感受到汽车的振动和噪声，所以车身ＮＶＨ性能的好坏直接影响整车ＮＶＨ性能。接下来将分别从结构声传递和空气声传递两条路径来介绍车身ＮＶＨ控制策略，这两条传递路径的控制技术和方法原理是不一样的，首先是结构声传递路径控制技术。
为了控制结构声传递路径，我们可以从以下两方面入手，其一，尽量减小传入车身接附点的振动。例如，我们可以尽量减小发动机传入到悬置车身侧支架的振动，又或是减小悬架传入到底盘接附点车身侧的振动，通常也就是所谓的隔振。其二，尽量减小从车身接附点振动到方向盘、座椅、地板的振动（振动传递函数），以及驾驶员、乘客耳旁的噪声（噪声传递函数）。也就是说，我们在做车身ＮＶＨ开发的时候，主要关注的指标就是振动传递函数和噪声传递函数，当外界传入车身接附点的振动小，同时车身本身的振动传递函数和噪声传递函数也小的话，我们就得到了一个结构声传递比较好的车身了，此时，从整车的角度来看，车内的振动和结构噪声都会比较小。
从振动的传递角度来说，最好的隔离手段就是断开连接，但实际上动力总成和底盘不可能与车身断开，所以只能尽可能的减少动力总成和底盘传递到车身接附点的振动，最好的办法就是在振动源与车身之间做隔振处理。比如，在发动机与车身的接附点位置，通常采用橡胶悬置或液压悬置“隔”在中间，两侧分别连接发动机侧支架和车身侧支架。同样的道理，底盘与车身的接附点位置，通常也会采用橡胶衬套“隔”在中间，以起到振动的隔离。
对于橡胶悬置来说，为了实现良好的隔振效果，通常要求中间的隔振橡胶在满足疲劳耐久的情况下，尽量使用刚度小的设计，保证足够“软”，同时，对于两侧的结构支架来说，要求刚度尽量大，保证足够“硬”，实现悬置接附点处“硬－软－硬”的结构，才能更好的实现振动的隔离。在数字阶段，我们可以通过ＣＡＥ仿真分析，对悬置两侧的支架结构进行动刚度的分析和优化，保证悬置处的隔振效果。
在通过隔振处理后保证了动力总成或底盘传入到车身接附点振动最小后，我们还需要控制振动从车身接附点到车内的结构路径传递灵敏度最小，即是保证振动传函或噪声传函处于较低水平。结构的传递函数主要的影响因素是结构的模态、刚度和阻尼，所以在介绍结构传递函数控制策略之前，需要先引入这三个概念。
模态是结构的固有属性，它与外界的激励无关，只与结构自身的质量分布和刚度分布有关。模态中最重要的参数是模态频率，也即固有频率，通过模态分析，找出固有频率，当结构受到外界激励时，明白结构的振动形式，避开共振，有助于工程师设计出更优的结构。
刚度是结构抵抗外力变形的能力，同样的外力作用下，结构变形越小，则刚度越大。刚度大的结构，其振动也越小，则振动引起的噪声也越小。同时刚度越大，在质量分布同等的情况下，结构的模态频率也越高，因此车身刚度越大，则ＮＶＨ性能越好。
阻尼是描述结构衰减自身振动的能力，结构在外界力作用下会产生振动，当外力停止作用的时候，结构的振动会慢慢衰减，直到静止，这就是阻尼的作用。阻尼大，则结构振动衰减的快，相反，阻尼小，则结构振动衰减慢。
在理解了这三个概念后，我们就可以很好地理解车身传递函数。对ＮＶＨ来说，通常我们所说的车身是指内饰车身，它包含了白车身，四门两盖，转向系统，座椅，内饰件等，因此车身结构具有无数个模态，车身传递函数就是结构在外力激励下由这些模态叠加，阻尼作用下的响应曲线。
对于车身传递函数的控制，基本是涉及到车身结构的变更，因此通常在车型开发的数字阶段，通过仿真分析，对车身进行传函分析与优化，主要手段包括：模态分析、贡献量分析以及ＯＤＳ分析。刚度是影响模态的重要因素，对车身结构刚度进行优化设计，以保证车身模态达到我们初期设定的目标要求。对于车身的模态设计，最基本的原则是避频，我们通常会以模态分布表的形式进行，要求车身结构模态尽量避开激励源的频率，车身的板件模态尽量避开车内声腔模态。随着车身刚度的提高，车身ＮＶＨ性能就会越好，但随着刚度进一步的提升，整车的质量增加，成本也会上升。
通过车身刚度和模态的分析优化，可以最大限度的改善振动的传递，得到比较优秀的车身传递函数，但是，还有一部分振动无法消除，此时，可以从增加结构的阻尼角度进行控制，增加阻尼虽然无法改变频率，但可以明显降低结构振动幅值，衰减振动，比如车身地板常用铺设阻尼垫来控制地板的振动，改善路噪响应。
以上是车身ＮＶＨ的结构篇，接下来会带来车身ＮＶＨ的空气篇，敬请期待！【免责声明】本文经授权转自音振茶馆（ID:River666_2020），由钱总原创，版权归原作者所有，仅用于学习！对文中观点判断均保持中立，若您认为文中来源标注与事实不符，若有涉及版权等请告知，将及时修订删除，谢谢大家的关注！
