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1/3的整车故障问题与NVH有关

2020-05-22 山东科大集团 阅读
“汽车NVH”想必大家都听说过,但是,仅有部分人能说明其含义,那就是N-Noise、V-Vibration和H-Harshness,即噪声、振动与声振粗糙度(又称为不平顺性或冲击特性)。汽车NVH是衡量汽车制造质量和水平的一个综合性问题,它带给汽车用户的感受是最直接、最表面、最真切的。汽车NVH问题是国、内外整车制造企业和各零部件企业重点关注的问题之一。


数据显示,约1/3的整车故障问题与车辆的NVH问题有关系,而各大公司消耗在车辆的NVH问题上的研究经费超过全部经费的1/5。

1、汽车NVH问题都有哪些?

汽车是一个由激励源( 发动机、变速器等)、振动传递器(由悬架系统和连接件组成)和噪声发射器(车身)组成的系统。汽车NVH特性的研究应该以整车作为研究对象,但由于汽车系统极为复杂,因此,经常将它分解成多个子系统进行研究,如发动机子系统(包括动力传动系统)、底盘子系统(主要包括悬架系统)、车身子系统等。

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图1 影响车辆NVH性能的因素

所以,根据问题产生的来源一般将汽车NVH分为发动机NVH、车身NVH和底盘NVH三大部分;进一步还可细分为空气动力NVH、空调系统NVH、道路行驶NVH、制动系统NVH等等。其实,乘员在汽车中的舒适度感受以及由于振动引起的汽车零部件强度和寿命问题均属于NVH的研究范畴。
2、汽车NVH问题属于系统性问题

汽车的NVH问题是系统性的。例如,有些轿车行驶时车厢噪声大,查源头在发动机,那么,这样一个噪声问题可能牵扯到三个部分,一个是发动机本身的噪声大,一个是发动机悬置部件减振效果差,一个是车厢前围和地板隔音技术不好,显然,这是一个互相关连的系统性问题。

一般,当我们遇到车厢噪声较大时,通常会考虑是不是车厢隔音技术和材料的问题,其实真正的噪声源头是发动机,如果仅仅加强车厢的隔音技术和材料,那也只是治标不治本,不能从根源解决问题。但如果采用NVH解决方案,则会从汽车发动机、悬置和车架等入手,从根本上解决噪声的问题,也就是说NVH问题实际上试汽车设计生产过程中要解决的问题。

当然,噪声产生一般源于振动,行车振动大往往噪声也较大。因此,从汽车NVH问题的角度看,解决噪声不能头痛治头,脚痛治脚,而应该考虑到整车其他方面的问题,例如要考虑到车身、发动机、轮胎、弹性支承等诸方面。
3、研究和评价方法

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图2 NVH Director-完整的NVH流程

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图3 FEM和BEM在NVH中的应用


目前,比较成熟的CAE技术有以下几种:

(1)多体系统动力学方法
a. 将部件抽象为刚体或弹性体,研究其动力学特性;
b. 应用于汽车底盘悬架系统、转向传动系统低频范围的建模与分析。

(2)有限元方法(FEM)
a. 适用于车身结构振动、车室内部空腔噪声的建模分析;
b. 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。

(3)边界元方法(BEM)
a. 降低求解问题的维数,方便地处理无界区域问题;
b. 应用于汽车车身结构和车室内部空腔的声固耦合系统的分析。

(4)统计能量分析方法
a. 研究子系统之间能量流动和模态响应的统计特性;
b. 适用于结构、声学等系统的动力学分析。

转自:技术邻CAE学院