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什么是NVH?
NVH是指Noise(噪声),Vibration(振动)和Harshness(声振粗糙度)。由于以上
三者在机械振动中是同时出现且密不可分,因此常把它们放在一起进行研究。
声振粗糙度是指噪声和振动的品质,是描述人体对振动和噪声的主观感觉,不能
直接用客观测量方法来度量。由于声振粗糙描述的是振动和噪声使人不舒适的
感觉,因此有人称Harshness为不平顺性。又因为声振粗糙度经常用来描述冲击
激励产生的使人极不舒适的瞬态响应,因此也有人称Harshness为冲击特性。
举个例子,当汽车通过接缝或凸包时将产生瞬态振动(Harshness),它包括冲
击和缓冲两种感觉。系统刚度越大,车身瞬态振动的幅值越大,冲击越严重,
同时固有频率增加使振动衰减变快,缓冲的效果变好。同时它还给出了利用多元
回归模型得到的冲击和缓冲方面感觉等级的经验公式。总的说来,声振粗糙度描
述是振动和噪声共同产生的使人感到极度疲劳的感觉。简单地讲,乘员在汽车中
的一切触觉和听觉感受都属于汽车NVH特性研究的范畴,此外,还包括汽车零部
件由于振动引起的强度和寿命等问题。从NVH的观点来看,汽车是一个由激励
源(发动机、变速器等)、振动传递器(由悬挂系统和边接件组成)和噪声发射
器(车身)组成的系统。汽车传动系统NVH特性研究是以汽车传动系统作为研
究对象的,是属于于汽车整车NVH特性研究的子系统。目前的研究来看,汽车传
动系统NVH特性研究主要是研究由发动机作为一个激励源产生的或汽车处于某
种工况下的传动系统NVH特性。国外对动力传动系振动特性的研究起步较早,国
外先进的汽车厂家从80年代以来已经将汽车结构的动态特性纳入产品开发的
常规内容。尤其是20世纪90年代以来,丰田(Toyota)、通用(GM)、福特(Ford)、
克莱斯勒(Chrysler)等大汽车公司的工程研究中心专门设立了NVH分部,集中
处理汽车的噪声(Noise)、振动(Vibration)和来自路面接触冲击的噪声声
振粗糙度(Harshness)。
现代汽车NVH研究发展概况(汽车设计专栏系列六十一)
谢颖
NVH是指Noise〔噪声)、Vibration(振动)和Harshness〔声振粗糙度)。从
NVH的观点来看,汽车是一个由激励源(动力系统、路面等)、振动传递器(由悬
挂系统和连接件组成)和噪声发射器〔车身)组成的系统。
车内噪声产生机理主要有三种:空气动力性噪声;机械噪声;空腔共鸣。
汽车NVH特性研究的建模有下列方法:多体(MB)系统动力学方法。主要应用
于底盘悬架系统、转向传动系统低频范围的建模与分析。有限元方法(FEM)。一
方面,它适用于车身结构振动、车室内部空腔噪声的建模分析;另一方面,与多
体系统动力学方法相结合来分析汽车底盘系统的动力学特性,效率能大大提高。
边界元方法(BEM)。与有限元方法相比,此法能方便地处理无界区域问题,但计
算速度较慢。此法在处理车室内吸声材料建模方面具有独特的优点。此法与有
限元法都较适合于中、低频范围。统计能量分析(SEA)方法。对于中高频(300Hz
以上)的汽车NVH特性预测,如果采用FEM建立模型,将大大增加工作量而且准
确度并不高,此时采用SAE法是比较合理的。同捷公司目前主要是将前三种方法
结合运用。
汽车NVH特性的研究国内外并没有统一的客观评价方法。一般是将汽车的
NVH特性分为十个等级,通过专家实际乘坐的感受来评价好坏。另外,有些文献
中介绍了一种主、客观评价指标之间转化的参考经验公式,把触觉、听觉方面
主观上的等级,和测点的运动速度、加速度等值联系起来做出评价。
同捷公司的NVH分析贯穿了整个整车开发流程。首先根据市场现有同类型汽
车的NVH性能水平设定新车型的NVH标准,再根据整车NVH性能目标的要求确定
各主要子系统的性能标准。这些子系统包括悬架系统、动力总成悬置系统、车身、
排气系和转向系统等。
车身、车架结构动刚度分析结构刚度方面的缺陷。动力总成悬置系统的隔振
研究是改善整车舒适性的重要内容,液压悬置系统的发展与完善使这一问题得到
较好的解决。排气管悬置系统的隔振研究是为了改善动力总成的激励由排气管
传递给车身的振动,可以通过改变悬挂点位置、刚度来实现。悬架系统和转向系
统,通过合理匹配悬架系统各参数,可以改善整车平顺性。制动噪声,通过对
制动盘
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