汽車噪聲與振動

1、汽車噪聲與振動第1頁，共19頁，2022年，5月20日，9點10分，星期四 弄清聲學(xué)基本概念很重要 學(xué)以致用，能解決工作中的實際問題心得第2頁，共19頁，2022年，5月20日，9點10分，星期四和聲音有關(guān)的參數(shù)主要有聲壓(p)、聲阻抗(Z)、聲強(qiáng)(I)、聲功率(W)聲壓(p)：當(dāng)?shù)芈晧河诖髿鈮褐?。聲場中某一瞬間的聲壓值稱為瞬時聲壓，瞬時聲壓對時間取均方根稱為有效聲壓，一般聲學(xué)儀表測得的是有效聲壓。聲阻抗(Z)：聲壓與體積速度的復(fù)數(shù)的比值，是表示介質(zhì)特性的重要參數(shù)。聲強(qiáng)(I)：單位時間內(nèi)，通過垂直于聲波傳播方向的單位面積的聲能稱為聲強(qiáng)。屬于矢量。聲功率(W)：聲源的強(qiáng)弱。 次聲波、超聲波聲學(xué)

2、基礎(chǔ)-基本概念第3頁，共19頁，2022年，5月20日，9點10分，星期四在汽車噪聲測試中常用的設(shè)備有：傳聲器-用來直接測量聲場的聲壓聲級計頻譜分析儀聲強(qiáng)分析儀信號處理儀聲學(xué)基礎(chǔ)-噪聲測試儀器用于分析噪聲的頻率構(gòu)成特征第4頁，共19頁，2022年，5月20日，9點10分，星期四噪聲測試環(huán)境(聲場)對測量結(jié)果影響很大。自由聲場-只有直達(dá)聲無反射聲消聲室半自由場-只存在直達(dá)聲和一次反射聲半消聲室擴(kuò)散聲場-聲波在所有方向上以相同的幅度和概率傳播混響室半擴(kuò)散聲場-介于自由聲場和混響場之間半混響室聲學(xué)基礎(chǔ)-噪聲測試環(huán)境第5頁，共19頁，2022年，5月20日，9點10分，星期四中國噪聲標(biāo)準(zhǔn)機(jī)動車輛允許噪

3、聲 GB 1495-79機(jī)動車輛噪聲測量方法 GB/T 1496-79機(jī)動車輛定置噪聲測量方法 GB/T 14365-93汽車定置噪聲限值 GB 16170汽車加速行駛車外噪聲限值及測量方法 GB 1495-2002汽車勻速行駛車內(nèi)噪聲測量方法 QC/T 57-93汽車加速行駛車外噪聲測量方法 QC/T 58-93聲學(xué)基礎(chǔ)-噪聲測試標(biāo)準(zhǔn)第6頁，共19頁，2022年，5月20日，9點10分，星期四有限元法：是指用有限單元將結(jié)構(gòu)彈性域或空氣域離散化，根據(jù)力學(xué)方程或聲學(xué)波動方程，得到聯(lián)立代數(shù)方程式，通過求解代數(shù)方程式得到振動或聲學(xué)特性的方法。模態(tài)：模態(tài)是結(jié)構(gòu)的固有振動特性，每一個模態(tài)具有特定的固有頻

4、率、阻尼比和模態(tài)振型。模態(tài)分析：將線性定常系統(tǒng)振動微分方程組中的物理坐標(biāo)變換為模態(tài)坐標(biāo)，使方程組解耦，成為一組以模態(tài)坐標(biāo)及模態(tài)參數(shù)描述的獨立方程，以便求出系統(tǒng)的模態(tài)參數(shù)。坐標(biāo)變換的變換矩陣為模態(tài)矩陣，其每列為模態(tài)振型。 模態(tài)分析的作用：識別出系統(tǒng)的模態(tài)參數(shù)，為結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的振動特性分析、振動故障診斷和預(yù)報以及結(jié)構(gòu)動力特性的優(yōu)化設(shè)計提供依據(jù)。 結(jié)構(gòu)傳播噪聲（Structure-borne noise）：路面激勵、發(fā)動機(jī)系統(tǒng)激勵，間接或直接傳到車身，引起車身振動，并通過結(jié)構(gòu)輻射噪聲到車內(nèi)，稱為結(jié)構(gòu)傳播噪聲。模態(tài)重合度：用來表示一個頻率范圍內(nèi)所有的模態(tài)數(shù)目。振動基礎(chǔ)-基本概念第7頁，共19頁，2022年

5、，5月20日，9點10分，星期四振動測試方法有機(jī)械法固有頻率的測定穩(wěn)態(tài)頻率正弦掃描激勵法自由衰減曲線法電測法阻尼比的測定位移直接測量測定振型光測法激光全息攝影測振激光多普勒測振脈沖激光電子斑干涉法測振振動基礎(chǔ)-振動測試技術(shù)第8頁，共19頁，2022年，5月20日，9點10分，星期四吸聲：是指空氣中的聲波在通過或入射到介質(zhì)界面損失聲能的過程。吸聲產(chǎn)生的機(jī)理：黏滯性和內(nèi)摩擦效應(yīng)-在聲波入射到材料表面時尤為明顯，是吸聲的主要機(jī)理。熱傳導(dǎo)效應(yīng)常用的吸聲材料或結(jié)構(gòu)可分為兩大類：多孔吸聲材料，包括纖維吸聲材料如毛氈、泡沫狀吸聲材料如海綿等。其吸聲系數(shù)曲線多隨頻率增加而單調(diào)遞增共振吸聲材料和結(jié)構(gòu)，包括單個或

6、多個共振器或共鳴腔其吸聲系數(shù)曲線只在某一頻率（通常是低頻）附近呈現(xiàn)極大值，而在其他頻率范圍表現(xiàn)不佳工程上常用的評價指標(biāo)垂直入射吸聲系數(shù)-阻抗管或駐波管漫入射吸聲系數(shù)-混響室用平均吸聲系數(shù)評價NRC降噪系數(shù)（Noise Reduction Coefficient），即取材料四個倍頻程（250Hz、500Hz、1000Hz、2000Hz）的吸聲系數(shù)的平均值，精確到0.05。吸聲車身聲學(xué)處理第9頁，共19頁，2022年，5月20日，9點10分，星期四隔聲車身聲學(xué)處理隔聲：聲波在空氣中傳播時，一般用各種易吸收能量的物質(zhì)消耗聲波的能量，使聲能在傳播途徑中受到阻擋而不能直接通過的措施，稱為隔聲。單層平板結(jié)

7、構(gòu)(散入射）：STL20lg(fs) -47.5 （f是頻率， s 是板面密度）實際中壁板并非無限大，且質(zhì)量和剛度分布不均，如加強(qiáng)筋或呈復(fù)雜幾何形狀，其STL常常會低于質(zhì)量定理得理論值。雙層板結(jié)構(gòu)(散入射)：第10頁，共19頁，2022年，5月20日，9點10分，星期四阻尼表示系統(tǒng)自身振動幅值或能量衰減的能力阻尼比阻尼損耗因子車身鋼板經(jīng)過沖、焊等工藝，結(jié)構(gòu)振動會在焊點產(chǎn)生局部摩擦，使得結(jié)構(gòu)阻尼損耗因子明顯高于鋼板本身的阻尼，達(dá)0.005或更高。車身阻尼處理包括：自由阻尼處理熱黏結(jié)阻尼-瀝青類噴涂阻尼 -水基材料約束阻尼處理用鋁箔作約束層汽車阻尼夾層鋼板薄夾層鋼板厚夾層鋼板材料和結(jié)構(gòu)阻尼測試：小

8、型試樣-梁狀樣件（一般采用SAE J1637梁狀樣件阻尼測試標(biāo)準(zhǔn)）中型試樣-板狀樣件大型試樣-車身板，整車（半功率法、模態(tài)分析法、模態(tài)振動衰減法） 阻尼車身聲學(xué)處理對工人體力要求大，效率低，易產(chǎn)生微量粉塵多用于發(fā)動機(jī)油底殼等結(jié)構(gòu)多用于高檔車前圍板、后輪罩第11頁，共19頁，2022年，5月20日，9點10分，星期四統(tǒng)計能量的使用范圍可以用模態(tài)重合度來判斷即當(dāng)系統(tǒng)的模態(tài)重合度遠(yuǎn)大于1，統(tǒng)計能量分析就有效。如果噪聲輸入準(zhǔn)確，建模方法得當(dāng)，400Hz以上時，統(tǒng)計能量分析的預(yù)測值與實驗值之差一般在23dB之內(nèi)統(tǒng)計能量法車身聲學(xué)處理第12頁，共19頁，2022年，5月20日，9點10分，星期四估算公式：

9、 （S，S0分別為總表面積和孔隙面積）如何評估發(fā)動機(jī)艙隔音罩減噪量第13頁，共19頁，2022年，5月20日，9點10分，星期四前圍板聲學(xué)處理以隔聲為主，吸聲不計或為輔。處理結(jié)構(gòu)如下前圍板穿通元件的聲學(xué)設(shè)計示意除了穿通元件外，由于質(zhì)量隔層和襯墊各處厚常常不一樣，假設(shè)個區(qū)域的傳遞損失分貝值是STLi，面積是Si，那么整個前圍板的復(fù)合聲傳遞損失為：如何評估前圍復(fù)合聲傳遞損失地毯植絨質(zhì)量隔墊多孔襯墊阻尼層車身前圍板第14頁，共19頁，2022年，5月20日，9點10分，星期四對于車內(nèi)轟鳴問題，一般從以下三方面著手，檢查各缸爆發(fā)壓力是否均勻，測試曲軸和軸承等的振動找出振動源。結(jié)合有限元方法通過車身壁板

10、靈敏度、貢獻(xiàn)度分析等，修改車身動態(tài)特性使耦合固有頻率移出常用轉(zhuǎn)速范圍，盡量降低振動響應(yīng)。主動噪聲控制技術(shù)轟鳴聲(Booming)如何解決第15頁，共19頁，2022年，5月20日，9點10分，星期四聲品質(zhì)是衡量車門關(guān)門的重要指標(biāo)之一，密封良好，特別注意密封條的壓縮量和硬度采用“兩級”密封設(shè)計增加車門的剛度附加阻尼處理，依靠阻尼衰減瞬態(tài)振動和噪聲輻射如何提高車門關(guān)門的聲品質(zhì)第16頁，共19頁，2022年，5月20日，9點10分，星期四Question?第17頁，共19頁，2022年，5月20日，9點10分，星期四聲級計權(quán)為了使噪聲測量儀器的讀數(shù)與人對聲音主觀感覺一致，必須對聲音信號修正，從而引入聲級計權(quán)的概念。圖為A、B、C計權(quán)網(wǎng)絡(luò)的衰減曲線，它們分別模擬不同響度時人耳朵的反應(yīng)。聲學(xué)基礎(chǔ)-噪聲測試儀器返回第18頁，共19頁，2022年，5月20日，9點10分，星期四原理：當(dāng)振動或噪音傳遞到聚合物材料時，機(jī)械振動被轉(zhuǎn)化為大分子鏈或鏈段的運動，通過分子間的內(nèi)摩擦把力學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能，起到阻尼效果。在玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（Tg）附近，鏈段能充分運動，但又跟不上應(yīng)力的變化，所以滯后現(xiàn)象嚴(yán)重，阻尼效果好，在玻璃化轉(zhuǎn)變區(qū)內(nèi)將出現(xiàn)一個內(nèi)耗的極大值。 公式自由阻尼材料損耗因子：式中a表示阻尼材料楊氏模量E2與基板材料楊氏模量E1之比；x表示阻尼層厚度h2與