NVH

噪聲、振動與聲振粗糙度（Noise、Vibration、Harshness）的英文縮寫。這是衡量汽車製造質量的一個綜合性問題，它給汽車用戶的感受是最直接和最表面的。車輛的NVH問題是國際汽車業各大整車製造企業和零部件企業關注的問題之一。有統計資料顯示，整車約有1/3的故障問題是和車輛的NVH問題有關係，而各大公司有近20%的研發費用消耗在解決車輛的NVH問題上。

基本介紹

• 中文名：NVH
• 外文名：Noise、Vibration、Harshness
• 本質：衡量汽車製造質量的綜合性問題
• 套用：改進汽車乘坐舒適性
• 技術：CAE技術
• 用戶感受：最直接和最表面的

簡介

NVH特性研究在改進汽車乘坐舒適性中的套用

NVH特性的研究不僅僅適用於整個汽車新產品的開發過程，而且適用於改進現有車型乘坐舒適性的研究。這是一項針對汽車的某一個系統或總成進行建模分析，找出對乘坐舒適性影響最大的因素，通過改善激勵源振動狀況(降幅或移頻)或控制激勵源振動噪聲向車室內的傳遞來提高乘坐舒適性。

汽車動力總成懸置系統的隔振研究以及發動機進排氣噪聲的研究是改善整車舒適性的重要內容，動力總成液壓懸置系統的發展與完善使這一問題得到較好的解決。懸架系統和轉向系統對路面不平度激勵的傳遞和回響對駕駛員及乘客的乘坐舒適性有很大影響，分析懸架系統的動力學特性可以改善它的傳遞特性，減少振動和噪聲；通過對轉向操縱機構和儀錶板進行有限元分析，可以使轉向柱管、方向盤的固有頻率移出激勵頻率範圍並保證儀錶板的回響振幅最小。汽車制動時產生的噪聲嚴重影響了車室內乘員的舒適性，實驗證明制動噪聲主要是由於制動器摩擦元件磨損不均勻造成的，通過對制動盤等元件進行有限元分析以及它的磨損特性對產生噪聲的影響等問題的研究，可以改善制動工況下的整車NVH特性。另外，隨著車速的不斷提高，高速流動的空氣與車身撞擊摩擦產生的振動噪聲已經成為車室噪聲的重要來源。

汽車在使用一段時間之後，一些元件（如傳動系的齒輪、聯軸節、懸架中的橡膠襯套、制動器中的制動盤等）的磨損將對整車的NVH特性產生重要影響，它們的強度、可靠性和靈敏度分析是研究整車特性的重要工作，這也就是所謂高行駛里程下汽車NVH特性的研究。

詳細說明

1.對於汽車而言，NVH問題是處處存在的，根據問題產生的來源又可分為發動機NVH、車身NVH和底盤NVH三大部分，進一步還可細分為空氣動力NVH、空調系統NVH、道路行駛NVH、制動系統NVH等等。聲振粗糙度又可稱為不平順性或衝擊特性，與振動和噪聲的瞬態性質有關，描述了人體對振動和噪聲的主觀感受，不能直接用客觀測量方法來度量。乘員在汽車中的舒適性感受以及由於振動引起的汽車零部件強度和壽命問題都屬於NVH的研究範疇。從NVH的觀點來看，汽車是一個由激勵源（ 發動機、變速器等）、振動傳遞器（由懸架系統和連線件組成）和噪聲發射器（車身）組成的系統。汽車NVH特性的研究應該以整車作為研究對象， 但由於汽車系統極為複雜，因此，經常將它分解成多個子系統進行研究，如發動機子系統（包括動力傳動系統）、底盤子系統（主要包括懸架系統）、車身子系統等。

2. NVH問題是系統性的。例如有些轎車行駛時車廂噪聲大，查源頭在發動機，那么這一個噪聲問題可能就涉及到三個部分，一個是發動本身的噪聲大，一個是發動機懸置部件減振效果差，一個是車廂前圍和地板隔音技術不好，是一個互相關連的系統問題。

3. 當遇到車廂噪聲大時，人們一般考慮加強車廂隔音技術和材料，而對真正的噪聲發生源-發動機則是無能為力，這只能是“亡羊補牢”，無法從根本上解決問題。但如果運用NVH解決方案，就會涉及發動機、懸置及車架等，從根本上減少噪聲產生的來源。因此，NVH問題實質是汽車設計中要解決的問題，而不是汽車進入市場後要解決的問題。

4. 汽車的發動機和車身都通過彈性元件支承在車橋和輪胎上，構成一個彈性振動系統，整個系統按照各總成部件又分成多個“彈性振動子系統”。當汽車因路面凸凹不平、發動機及傳動系抖動或車輪不平衡而受激振動時，各“彈性振動子系統”發生振動且互相關聯。

5.振動是噪聲產生的根源之一，行駛時振動大的車輛往往噪聲也大。因此，從汽車NVH問題的角度看，解決噪聲不能頭痛治頭，腳痛治腳，而應該考慮到整車其他方面的問題，例如要考慮到車身、發動機、輪胎、彈性支承等諸方面。

零部件生產企業

1.隨著專業化分工，整車製造企業已經逐漸將大部分零部件交給零部件生產企業來做。盛行的“模組化”生產方式把汽車裝配生產線上的部分裝配勞動轉移到裝配生產線以外的地方去進行。這樣，零部件生產企業必然遇到NVH問題。設計者考慮的問題也不單純是零部件的本身，而是零部件與零部件之間，零部件與整車之間的關係。

2.例如在解決車身NVH問題上，長春合成材料有限公司產品具有國內較先進的產品研發及其生產技術，同時可以協同各汽車廠商開展同步開發工作。

3.例如在解決發動機NVH問題時，CooperStandard發動機公司為了獲得更好的降噪效果，對發動機做降噪處理外，還對車輛的發動艙、車廂內部設計結構都進行了聲學研究，以求最好的解決方案。輪胎也是噪聲的主要來源之一，一些廠商除選用低噪聲輪胎外，對車輪罩襯墊進行聲學特性設計，使其起阻隔噪聲的作用。

研究和評價

研究汽車的NVH特性首先必須利用CAE技術建立汽車動力學模型，已經有幾種比較成熟的理論和方法。

1.多體系統動力學方法：將系統內各部件抽象為剛體或彈性體，研究它們在大範圍空間運動時的動力學特性。在汽車NVH特性的研究中，多體系統動力學方法主要套用於底盤懸架系統、轉向傳動系統低頻範圍的建模與分析。

2.有限元方法(FEM)：是把連續的彈性體劃分成有限個單元，通過在計算機上劃分格線建立有限元模型，計算系統的變形和應力以及動力學特性。由於有限元方法的日益完善以及相應分析軟體的成熟，使它成為研究汽車NVH特性的重要方法。一方面，它適用於車身結構振動、車室內部空腔噪聲的建模分析；另一方面，與多體系統動力學方法相結合來分析汽車底盤系統的動力學特性，其準確度也大大提高。

3.邊界元方法(BEM)：與有限元方法相比，邊界元方法(BEM)降低了求解問題的維數，能方便地處理無界區域問題，並且在計算機上也可以輕鬆地生成高效率的格線，但計算速度較慢。對於汽車車身結構和車室內部空腔的聲固耦合系統也可以採用邊界元法進行分析，由於邊界元法在處理車室內吸聲材料建模方面具有獨特的優點，因此正在得到廣泛的套用。

4.統計能量分析(SEA)方法：以空間聲學和統計力學為基礎的統計能量分析(SEA)方法是將系統分解為多個子系統，研究它們之間能量流動和模態回響的統計特性。它適用於結構、聲學等系統的動力學分析。對於中高頻（300HZ）的汽車NVH特性預測，如果採用FEM或BEM建立模型，將大大增加工作量而且其結果準確度並不高，因此這時採用統計能量分析方法是合理的。有人利用SEAM軟體對某皮卡車建立了SEA模型，分析了它在250Hz以上的NVH特性並研究了模型參數對它的影響，得到令人滿意的結果。

控制措施

汽車振動和噪聲的產生並不是相互獨立，而是緊密聯繫的。可以說，噪聲源於振動，振動、噪聲和舒適性這三者是密切相關的。既要減小振動、降低噪聲，又要提高乘坐舒適性、保證產品的安全性、環保性以及使用性能。

要改善汽車的NVH特性，首先是對其振動源和噪聲源的控制。這就需要改善產生振動和噪聲的零部件的結構，改善其振動特性，避免產生共振；改進旋轉元件的平衡；提高零部件的加工精度和裝配質量，減小相對運動元件之問的衝擊與摩擦；改善氣體或液體流動狀況，避免形成渦流；改善車身結構，提高剛度；施加與噪聲源振幅相當而相位相反的聲音等。其次要控制振動和噪聲傳遞的途徑。這就需要對結構的振動和噪聲傳遞特性進行分析並改進，使之對振動和噪聲具有明顯的衰減作用而不是放大；最佳化對發動機懸置的設計，降低發動機向車身傳遞的振動；對懸架系統進行改進，阻斷振動的傳遞；採用適合於平面振動的阻尼材料、適合於旋轉軸類的扭振減振器以及針對其它線振動的質量減振器；分析和改進結構，特別是車身的密封狀況，提高密封性能；各種吸音材料、隔音材料和隔音結構的研究及套用，提高汽車內部的吸音和隔音性能等。