NVH 是指Noise ( 噪聲) 、Vibration ( 振動) 和Harshness( 聲振粗糙度) 。汽車NVH 特性是指在車室振動、噪聲的作用下, 乘員舒適性主觀感受的變化特性。NVH 可以理解為一種能降低顧客欣賞度的觸覺或者視覺的干擾, 是車輛的動態(tài)結(jié)構(gòu)響應(yīng)。
隨著汽車的日益普及, 對汽車舒適性的要求日益提高, 環(huán)境意識的日益覺醒, 車外噪聲控制相關(guān)環(huán)保法規(guī)及標(biāo)準(zhǔn)日益嚴格, 人們對作為提高汽車舒適性和控制車外噪聲的核心內(nèi)容和評價主要參數(shù)———NVH 的研究變得日益緊迫。汽車NVH 將是汽車工業(yè)角逐的主戰(zhàn)場, 它的性能參數(shù)的高低, 將直接影響汽車企業(yè)的生存與發(fā)展。
1 NVH 問題處理原則
從NVH 的觀點來看, 汽車是一個由激勵、傳遞路徑和響應(yīng)器組成的系統(tǒng)。激勵源主要包括發(fā)動機、動力總成、車輪和輪胎、不平路面和風(fēng)等。它們產(chǎn)生的振動、噪聲通過懸架系統(tǒng)、車身結(jié)構(gòu)系統(tǒng)等傳遞路徑傳入車身和車室聲學(xué)空腔, 形成振動和聲學(xué)響應(yīng)。汽車中NVH 響應(yīng)的最終表現(xiàn)為座椅地板和轉(zhuǎn)向盤的觸覺振動, 駕駛員和乘客的耳旁噪聲,儀表板、后視鏡的視覺振動等現(xiàn)象。
NVH 的傳播路徑不外乎空氣傳播和結(jié)構(gòu)傳播兩種途徑。空氣傳播主要包括: 輻射和衰減噪聲; 柱管的入射或?qū)С鲈肼?/SPAN>; 沖擊噪聲以及空氣沖擊噪聲等。而結(jié)構(gòu)傳播的主要是振動和能量。
將兩者結(jié)合起來就可以得到基本的NVH 問題處理原則: 利用降低激勵源的激勵, 優(yōu)化空氣傳播和結(jié)構(gòu)傳播途徑, 并且改善響應(yīng)器的接收特性; 在激勵源、傳遞路徑和響應(yīng)器三者之間尋求性能和成本的平衡點。具體框圖如圖1。
2 NVH 設(shè)計原則
改善汽車NVH 性能的關(guān)鍵是要有完善的NVH設(shè)計流程, 因為下游NVH 問題的確認與改善將代價昂貴而且效率低下。經(jīng)常會出現(xiàn)由于成本的原因?qū)е掠腥毕莸钠圀w系結(jié)構(gòu)也會持續(xù)使用很長一段時間的現(xiàn)象。
為了保持競爭性, 在設(shè)計開始的時候, 確認和控制汽車設(shè)計體系結(jié)構(gòu)是非常關(guān)鍵的———建立具有挑戰(zhàn)性的NVH 目標(biāo), 設(shè)計最理想的體系結(jié)構(gòu), 并且一直堅持完善。要做到這些, 需要遵循系統(tǒng)工程學(xué)方法, 運用層疊圖表去引導(dǎo)發(fā)展目標(biāo)的設(shè)定, 將優(yōu)化對象的汽車水平目標(biāo)與系統(tǒng)及系統(tǒng)組成部件的目標(biāo)聯(lián)系起來。
在設(shè)計過程中, 遵循以下設(shè)計原則:
( 1) 運用NVH 流程表去追蹤引導(dǎo)設(shè)計;
( 2) 設(shè)計出好的車身結(jié)構(gòu);
( 3) 運用激勵源—傳遞路徑—響應(yīng)器的流程方案;
( 4) 在任何時候都首先要對激勵源進行準(zhǔn)確定位;
( 5) 避免與主模態(tài)共振;
( 6) 關(guān)注激勵力傳遞的衰減。
3 NVH 正向設(shè)計流程
3.1 “V”型NVH 設(shè)計流程
汽車NVH 特性的研究主要針對新車型的研發(fā)過程, 也可以在對現(xiàn)有車型的改進設(shè)計中起到重要作用。以汽車NVH 特性為設(shè)計目標(biāo), 汽車整車設(shè)計可以看作是建立在計算機仿真分析基礎(chǔ)之上的。在整車NVH 正向設(shè)計過程中, 提出“V”型NVH 正向開發(fā)流程, 主要步驟如圖2。
3.2 NVH 設(shè)計步驟
根據(jù)“V”型NVH 正向開發(fā)流程, 可以將整車NVH 正向設(shè)計分為以下幾個階段:
( 1) 對客戶需求調(diào)研, 建立用戶需求定義庫
整車NVH 設(shè)計是以改善汽車乘坐舒適性, 提高客戶滿意度為最終目標(biāo)。為達到這一目標(biāo), 首先必須對客戶需求進行調(diào)研, 并對主觀的要求和評價作出客觀的表述, 建立需求定義庫。
( 2) 測試車輛NVH 性能參數(shù), 總結(jié)優(yōu)化對象
對市場上同類型競爭對手的車輛和本公司優(yōu)化目標(biāo)車輛的NVH 性能參數(shù)在各種運行工況下進行充分的測試, 得出各種主、客觀評價指標(biāo), 包括: 振動參數(shù)、噪聲參數(shù)、聲振粗糙度以及聲學(xué)NVH 現(xiàn)象。再將NVH 問題分類, 主要的分類參數(shù)包括: 操作狀態(tài)( 空轉(zhuǎn)、剎車、巡航? ) 、主觀反應(yīng)( 隆隆聲、搖晃) 、客觀衡量標(biāo)準(zhǔn)( 聲壓、速度) 、頻率范圍、來源( 動力系統(tǒng)、公路、風(fēng), 等等) 、與機載相對的運載設(shè)備等; 同時, 為避免相連系統(tǒng)出現(xiàn)共振, 規(guī)定各系統(tǒng)及主要部件的模態(tài)頻率范圍并制成規(guī)劃表格; 最后, 列出優(yōu)化對象清單, 將存在NVH 問題的、模態(tài)重疊的系統(tǒng)和部件作為主要優(yōu)化目標(biāo), 并加入為滿足客戶NVH 需求而要采取的行動措施。
( 3) 確定整車NVH 目標(biāo), 并分解成各個系統(tǒng)及部件目標(biāo)
在以上的工作基礎(chǔ)上, 結(jié)合政府法規(guī)要求和自身的技術(shù)水平、市場定位, 以及成本、時間要求等綜合因素, 確定預(yù)計整車NVH 目標(biāo)。當(dāng)整車NVH 目標(biāo)制定后, 就要將其分解到各個系統(tǒng)、子系統(tǒng)和部件上。這種分解是雙向的, 整車目標(biāo)指導(dǎo)系統(tǒng)和部件目標(biāo), 系統(tǒng)和部件目標(biāo)又影響整車目標(biāo)??梢圆捎?/SPAN>"激勵源- 傳遞路徑- 響應(yīng)器"模型逆過程法或用有限元和模態(tài)分析等CAE 工具分解, 或系統(tǒng)目標(biāo)獨立確定, 再輸入整車模型。
由于近年隨著專業(yè)化分工趨勢加強, 整車制造企業(yè)已經(jīng)逐漸將大部分零部件交給零部件生產(chǎn)企業(yè)來做, 所以設(shè)計者考慮的問題就不單是零部件的本身, 還要包括零部件與零部件之間, 零部件與整車之間的關(guān)系。這樣, 就要根據(jù)BOM(Bill of Material) , 即材料清單, 和零部件廠商協(xié)商, 共同制定零部件優(yōu)化目標(biāo)。再根據(jù)分解的結(jié)果以及協(xié)商情況綜合制定整車初始目標(biāo)范圍, 并規(guī)劃出未來各子系統(tǒng)及部件品質(zhì)目標(biāo), 包括聲品質(zhì)、車體靈敏度等, 最后確定具體的計劃目標(biāo)( 運用質(zhì)量功能展開法QFD(Quality Function Deployment) ) 。
( 4) 建模與優(yōu)化
建模與優(yōu)化的方法主要有整車CAE 模型法和模態(tài)綜合分析兩種方法, 一般較多采用模態(tài)綜合分析法。
為保證汽車NVH 目標(biāo)的實現(xiàn), 要求各子系統(tǒng)目標(biāo)的確定也要符合試驗設(shè)計和可靠性設(shè)計的要求。在這些子系統(tǒng)部件中, 尤其要注意的是車身系統(tǒng)、車身聲學(xué)空腔系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向柱管、輪胎和懸架系統(tǒng)等。
( 5) 制作虛擬模型車
在優(yōu)化設(shè)計后, 將最優(yōu)結(jié)構(gòu)安裝在虛擬的模型車上, 并檢查安裝空間、成本和質(zhì)量等因素; 如果不滿足要求, 就修改完善, 直至滿意為止。
( 6) 樣車的試驗與調(diào)整
設(shè)計完成后, 再生產(chǎn)出樣車, 就可以在試驗室中或道路上進行試驗。一般是用三向加速度傳感器測量人—車接觸面之間的差異, 從而進行必要的調(diào)整與修改。最后直至順利批量生產(chǎn)。具體流程圖見圖3。
3.3 NVH 流程重要環(huán)節(jié)
( 1) BOM(Bill of Material) , 即材料清單。由于整車制造企業(yè)所需的大部分零部件都是交由零部件生產(chǎn)企業(yè)訂單生產(chǎn)的, 同時, 企業(yè)生產(chǎn)的車型有很多款式, 所以要求盡可能采用通用設(shè)計, 因此, 就需要把這些成熟通用的設(shè)計分門別類整理, 形成材料清單。這樣, 在產(chǎn)品設(shè)計初期, 就可以粗略定出哪些零部件可以沿用現(xiàn)有的產(chǎn)品, 哪些需要部分或全部重新設(shè)計, 從而能估計車型的性能和成本等重要參數(shù)。
( 2) QFD(Quality Function Deployment) , 質(zhì)量功能展開法, 它是把顧客或市場的要求轉(zhuǎn)化為設(shè)計要求、零部件特性、工藝要求、生產(chǎn)要求的多層次演繹分析方法, 它體現(xiàn)了以市場為導(dǎo)向, 以顧客要求為產(chǎn)品開發(fā)惟一依據(jù)的指導(dǎo)思想。
4 結(jié)束語
汽車NVH 技術(shù)支持體系是一個以噪聲控制的相關(guān)技術(shù)法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)為先導(dǎo), 以噪聲、振動控制技術(shù)為核心, 并具有自我更新與發(fā)展能力的面向全行業(yè)的分布式系統(tǒng)化技術(shù)服務(wù)平臺, 具有技術(shù)支持、交流、管理等的主要職能。當(dāng)前需要確立NVH 仿真與試驗交互式流程、加強不確定性影響因素分析、提高仿真分析置信度, 并建立相應(yīng)的評價準(zhǔn)則和標(biāo)準(zhǔn)。
(轉(zhuǎn)載)