过去-现在-未来:时间段的划分
过去:2003年以前
自关闭守到国门打开时期
合资品牌汽车垄断时期
自主品牌汽车出现时期
现在:2003-2010年
NVH启蒙时期:2003-2007
NVH快速发展时期:2007-2010
未来:2011以后
近期未来:2011-2015
长远未来:2016以后
2003年以前
声学与振动的基础领域
声学与振动是一门古老的学科,中国在振动与声学方面的研究非常深入,其中比较有代表性的有:
中科院声学所、南京大学:基础声学、水声学
同济大学:建筑声学
期间涌现出一些大师级人物:
马大猷院士:声学专家,在微穿孔板上的贡献
魏荣爵院士:声学专家,在非线性声学上的贡献
杨叔子院士:振动专家,在信号识别、故障诊断上的贡献
杜庆华院士:力学专家,在振动、边界元上的贡献
吴有声院士:水弹性力学与船舶力学专家,流固耦合振动
噪声与振动的应用领域
八十年代以来,中国在噪声与振动应用领域非常活跃。如:
船舶系统:上海交通大学、武汉701所、无锡702所,都具有良好的消声室、混响室、水声室等。
航天与航空系统:南京航空大学、西北工业大学,涉及到复杂结构的模态问题、结构振动等。
机械领域:华中科技大学、清华大学,涉及到故障诊断、信号处理等。
汽车噪声与振动几乎是空白
1949年到80年代初(自关闭守到国门打开时期):
中国主要是生产卡车
轿车的产量很少(红旗牌、上海牌,等)
少量苏联和东欧的轿车
轿车是高档的奢侈品
几乎没有关注NVH性能
80年代初-90年代中期(合资品牌汽车垄断时期):
自主品牌轿车(红旗、上海)退出市场。
合资品牌占领中国市场,特别是大众的桑塔纳独霸天下。n合资品牌汽车基本上在国外开发,在中国,只有生产组装线。
90年代中期-2003年(自主品牌汽车出现时期):
合资品牌汽车仍然把持着中国市场。针对中国市场,开始了部分改款设计,涉及到一点点NVH问题。
自主品牌开始出现。只停留在整车和系统的布置设计,而且以模仿居多。
对NVH和其他的性能关注很少,也没有实力来做好性能。
自主品牌汽车的NVH性能非常差。在有车就能卖出去的年代,顾客不挑剔,而且顾客对汽车的认识也不多。
对明显的NVH问题,采取“头痛医头,脚痛医脚”的工作方式。而且办法很少,效果不显著。
没有系统的开发流程。
现在:2003年-2010年
现在时期:分为两个阶段:
NVH启蒙时期:2003-2007
NVH快速发展时期:2008-2010
启蒙时期的特征
各个方面都开始重视NVH
主机厂(OEM)意识到NVH的重要,逐年增加投入,NVH队伍快速扩大
行业关注NVH,各种会议和培训越来越多,汽车工程学会NVH学组成立
顾客逐渐走向成熟,对噪声与振动开始挑剔;
海外华裔学者对中国汽车NVH发展的推进,比如讲课、出书、交流等
实验室与CAE的大量投入
CAE的使用开始普及:
人才队伍快速发展
从事NVH的工程师逐步增加。
企业开始在海外招聘NVH专家。
高校、咨询公司与供应商
高校的一些教授开始了NVH研究,NVH研究生招生扩大,企业开始了与高校的合作;
国外的相关公司(LMS,BK,Altair,等等),在中国的业务主要是出售仪器和软件,国内的咨询公司开始出现,主要是做CAE分析。
国外供应商的提供相应的技术支持,沿海的自主供应商开始重视产品的研发,逐步具备产品开发能力
研发和研究领域
在前期,主要是解决通过噪声的问题,后期开始关注车身和整车,如:
车身模态与声学包装
进气和排气系统
悬置系统
但还有很多领域很少被关注:
发动机
变速器和动力传动系统
路噪
风噪
声品质
电器
现在:NVH快速发展时期:2008-2010
这个时期,中国自主品牌汽车正在经历从空间布置开发到性能主导开发。
什么是空间布置开发
是以空间布置的状况来决定汽车的结构
空间布置设计基本上是模仿参考车,但基本不理解对参考车的性能设计。
当样车出来后,才测试部分性能。当一些基本设计不合理时,要改动已经很难了.。例子:进排气歧管的设计
什么是性能主导的开发
在空间布置开发的基础上,同时进行性能开发
静态性能:造型、人机工程,等
动态性能:NVH、碰撞安全、操控,等
快速发展时期的特征
对NVH的重视加速
市场激烈的竞争使得主机厂对NVH高度重视,在NVH上的投入成倍增加,对NVH人才的需求更大
行业的关注力度加大,汽车行业、航天、船舶等在都关注汽车NVH。
各种讲课、培训更加频繁。
行业间的交流扩大。例如:主机厂之间、主机厂和供应商之间;
政府把NVH作为自主汽车的一个重要技术领域,准备建立“企业噪声振动国家实验室”。
全面建设NVH实验室和发展CAE能力
实验室的投入快速增加。
风洞实验室投入使用。企业对风洞的需求增加,有些企业在国外做风洞试验。
CAE的更广泛地应用。开始涉足整车领域、非线性领域。同时开始了统计能量分析等新领域。
人才队伍迅速发展
从事NVH的工程师逐步增加。
海外NVH专家回流的数量增加。
人才的梯队开始形成。
高校、咨询公司与供应商
高校:与企业的合作加强,建立战略联盟的关系,开始了部分基础方法的研究。
咨询公司:国外的咨询公司(LMS,BK,Altair,等等)开始大量介入咨询项目;国内的咨询公司在成长,除了做CAE分析外,开始涉足测试分析。
供应商:国外的供应商开始在中国发展研发能力;沿海的自主供应商开始成熟,部分企业与国外供应商旗鼓相当;内地的供应商开始觉醒。
流程、规范、数据库
NVH开发流程的建立
NVH规范的完善
NVH数据库的建立
研究领域的扩大
几乎铺开到汽车所有的系统和领域,如发动机、动力总成传递(发动机-离合器-变速器)系统、风噪系统。
自主品牌轿车NVH水平大大提高
中国汽车NVH领域存在的问题
具备基本的试验条件,但数量上远远不够
缺少某些领域的实验室,比如动力传动NVH实验室,等等
具备基本的CAE条件,但硬件和软件的支撑上要加强
具备一定的NVH工程实践经验,但专家队伍远远不足
开展了不少NVH领域,但广度和深度上还有很长的路要走
建立了初级的NVH数据库,但需要完善
建立了NVH流程与部分规范,但不完善,不标准,执行力不够
开展部分NVH方法及基础的前沿探索,但还有很长的路要走
研究的水平和论文质量不高
NVH开发流程的问题
自主开发的流程是混乱的
NVH的开发模式也不清晰
目标设定及分解不明确
没有足够的多方案设计
不能在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&R工程师的合作不密切
不能预测工装车NVH性能
缺乏有效的交流平台
NVH的未来:2011年以后
产品开发与研究的三个层次
产品开发
方法研究
基础科学
近期未来:2011-2015年,做好第一层次的工作,产品接近世界一流水平,完善第二层次的工作,由学校与企业共同完成
长远未来:2016年以后,继续做好第一和第二层次的工作,逐步建立科学实验室,从事噪声振动的基础研究。
对2016年的预计:
中国汽车产量将达到2500万辆
一些合资企业将在中国开发全新的车型
实验室和人员需求
对一个自主开发的汽车达到100万辆,有几个车型平台,有十多个甚至更多款车的企业来说,需要大量的实验室、人员。
实验室:
需要兴建传动系统NVH实验室
需要有自己的低噪声空气动力风洞试验室
需要兴建环境整车消声室
增加整车实消声室
增加发动机消声室
弹性元件实验室
材料实验室
人员:
至少需要300~500名NVH工程师
每个领域都有专家
主机厂-供应商-高校的格局
主机厂:
开发的模式和流程与世界一流企业相近
建立了完善的数据库、知识体系
与供应商的分工比较明确
建立了NVH基础与方法研究部门,从事方法研究
供应商:
有自己独立的研发能力
很多部件和系统的开发由供应商来承担
高校:
与企业的合作,主要是在基础方法方面,而不是解决具体问题
研究基础层次的问题
行业的交流
中国NVH协会将成为一个在国际上有影响的组织
年会的规模将达到500人,甚至更多
发表的论文将深层次地总结开发中的问题
它将更紧密地与“国家重点实验室”和高校合作
主导全国NVH知识的培训
技术发展
整车NVH集成技术
以声品质为主导的开发。更加重视声音阶次成分,而不是以总声级为主导
建立汽车品牌的DNA
实现各个源和通道的噪声与振动对车内贡献量的精确而快捷的分析,以及排序分析
以动态密封来指导风噪的控制
目标制定与分解的精确化
整车CAE分析以非线性分析的精确化
摩擦噪声的机理与控制
主动噪声与振动的广泛应用
统计能量分析的应用
高里程数的NVH问题
车身NVH技术
车身气密性与声密性的统一
局部模态、整体模态、车身接附点的优化
结构模态与声腔模态的控制
车身轻量化对整车噪声与振动的影响分析及控制
新型隔声材料、吸声材料、阻尼材料的研究与应用
用新型结构(如夹心板结构)来降低车身的噪声与振动
车内异响的前期控制技术
深化统计能量分析研究和相关试验技术
发动机
发动机声品质的控制
发动机的燃烧噪声研究与开发
发动机喷油噪声的机理研究及控制
发动机皮带系统摩擦噪声的机理研究、识别与控制
发动机正时链条啸叫等机理分析与控制
增压发动机的噪声与振动控制与分析
发动机敲击噪声的机理与对外辐射噪声的研究
发动机附件的薄壁件辐射噪声控制技术
发动机敲缸噪声的机理与对外辐射噪声的研究
发动机附件(如压缩机、发电机、风扇、空调等)的振动与噪声机理分析及控制
动力总成传动系统领域
发动机-离合器-变速器的传递模型以及灵敏度分析
变速器啸叫与敲击机理的分析与优化
后桥驱动系统的噪声与振动机理研究与控制
驱动轴系的振动分析及对车身的传递
传递轴系与半轴的振动分析
动力总成与轴系的整体振动耦合研究
动力集成系统与整车匹配系统
动力总成隔振优化,特别是非线性段的控制,对冲击的控制
动力总成悬置隔振器机理的研究
半主动悬置系统的研究与应用
主动悬置系统的研究与应用
进气系统和排气系统对动力系统声品质的调节机理研究
排气系统对各种车型(如跑车、豪华车)声品质的控制
排气系统的结构振动及辐射噪声分析及优化
新型消音器的研究
测试技术
振动激光测量技术:车身结构振动测试、发动机结构振动测试、NVH专用材料的测试、等。
声全息测量
噪声振动对车内传递通道的测试与识别:声传递函数测量和振动传递函数测量
辐射噪声测试技术:车身的辐射噪声测试、发动机的辐射噪声测试、排气壳体的辐射噪声测量,等等。
材料的测量:阻抗管法测材料声学性能
部件隔声的测量:混响室法测整车吸声性能、混响室-半消声室法测部件隔声性能等
风噪测量:包括道路上风噪测量、风洞试验室风噪测量
路面-轮胎噪声测量
噪声与振动的基础理论及方法研究
汽车声品质与DNA的研究
半主动与主动噪声与振动控制研究
轮胎噪声模型分析
新型发动机(如变气缸发动机)的噪声与振动研究
发动机结构振动和燃烧噪声控制的研究
动力总成系统参数匹配对噪声与振动的影响
进气-发动机-排气系统的噪声机理研究及控制
变截面进气歧管对进气系统的影响研究
双模态消音器和主动消音器的研究
汽车噪声与振动控制的新材料和结构的研究
轻量化材料和结构的噪声与振动研究
新型隔声材料的研究
高历程汽车噪声振动控制研究
系统的噪声与振动的稳健性研究
混合动力汽车噪声与振动的研究
燃料电池汽车的噪声与振动研究
风噪机理的研究及控制
新型隔振器的研究