NVH性能测试技术流程研究2713.docx

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1、汽车NVH性能测试技术流程研究杨明亮 丁渭平（西南交通大学机械工程学院汽车工程研究所 成都 610031）The rreseearcch aabouut tthe tesstinng ttechhniccal proocesss oof aa veehiccle NVHH perfformmancce YYangg Miing-liaang Diing Weii-pinng(TThe Ressearrch Insstittutee off Auutommobiile Enggineeeriing, Coolleege of Mecchannicaal EEngiineeerinng, Souu

2、thwwestt Jiiaottongg Unniveersiity, Chhenggdu 61000311, CChinna)【摘要】汽汽车NVVH性能能是评价价整车性性能重要要指标之之一。其其中，NNVH性性能测试试技术自自然成为为汽车工工程界关关注的焦焦点。首首先运用用整车NNVH性性能摸底底测试方方法验证证了某国国产轿车车NVHH主观感感受；其其次，介介绍了传传递路径径分析基基本原理理，并构构建了基基本分析析模型，结合传递路径分析方法与国际先进的声振数据测试系统，对可能产生问题的路径进行了声振测试、分析，并通过排除法得出了该工程问题的初步诊断结论；最后，在分析、总结工程实例基础之上，建

3、立起了整车NVH性能测试与分析一般技术流程，为今后工程上解决相关整车NVH问题提供了参考和依据，提出了整车NVH性能测试技术流程研究的意义。 主题词：NNVH；传递路路径分析析；技术术流程中图分类号号：U4467.1+11 文文献标识识码：AA【Absttracct】Thee NVVH pperfformmancce aabouut aa veehiccle is onee off thhe mmostt immporrtannt gguiddeliiness .Thhereeintto, thee teestiing tecchnoologgy oof NNVH perrforrmannce

4、 has beeen aa foocuss inn auutommobiile enggineeeriing kinngdoom nnatuurallly. Thhe wwritter in Thiis ppapeer vveriifieed aa caars NNVH subbjecctivve ffeellinggs ffirsstlyy thhrouugh usiing thee meethood tthatt caalleed ttriaal ttesttingg. Secconddly, inntrooduccingg thhe kkeysstonne oof ttrannsfeer

5、 ppathh annalyysiss ,cconsstruuctiing thee baasicc annalyysiss moodell, aand commbinningg wiith thee trranssferr paath anaalyssis metthodds aand thee innterrnattionnal advvancced datta ttestt syysteem, thee wrriteer mmakees NNVH tesstinng aand anaalyssis on eacch ppathh whheree a NVHH prrobllem couu

6、ld be prooducced, annd tthenn, gget a pprellimiinarry ddiaggnossis by usiing excclussionn meethood. Finnallly, on thee baase of anaalyzzingg annd ssummmariizinng tthe enggineeeriing proobleems, thhe ggeneerall teechnnicaal pproccesss off auutommobiile NVHH peerfoormaancee teestiing andd annalyysiss

7、haad bbeenn esstabblisshedd inn thhis papper, thhat willl ggivee soome reffereencees oon ssolvvingg reelatted auttomoobille NNVH proobleems in futturee. aand thee siigniificcancce oof rreseearcch aabouut tthe tesstinng ttechhniccal proocesss oof aa veehiccle NVHH peerfoormaancee iss putt foorwaard.

8、Key wwordds： NVHH；Trranssferr Paath Anaalyssis；Tecchniicall Proocesss0 引言随着人们对对汽车乘乘坐舒适适性期望望越来越越高以及及世界各各国有关关环境保保护的法法规越来来越严格格，当前前汽车NNVH(Noiise, Viibraatioon & Haarshhnesss）研研究也愈愈发受到到相关科科研机构构和汽车车生产厂厂家的重重视11-4。汽车车NVHH性能可可能受很很多因素素影响，振振动和噪噪声可以以是来自自多方面面的。工工程上解解决整车车NVHH性能问问题时，很很重要的的一个环环节就是是对整车车进行测测试，通通过一系系列

9、工程程方法得得出初步步诊断结结果。该该环节必必须引起起高度重重视，因因为一旦旦初步诊诊断出错错，接下下来的工工作都会会因此而而变得毫毫无意义义，大大大降低工工作效率率。1 NVHH性能摸底底测试某国产乘用用车在低低转速，尤尤其是在在15000r/minn左右时时，车内内有较大大的噪声声，振动动强烈，产产生了共共振现象象，影响响了整车车的NVVH性能能。摸底测试的的目的是是考察测测试结果果是否和和人的主主观感受受相吻合合，尤其其是在115000转左右右是否有有明显的的共振现现象。在在正驾驶驶、副驾驾驶座椅椅及后排排座椅上上人的右右耳处布布置声传传感器，在在前排地地板上正正、副驾驾驶处及及车身玻玻

10、璃处安安装振动动传感器器。试验工工况包括括：驻车车状态：半油门门加速（iidlee POOT）、全全油门加加速（iidlee WOOT）。行行车状态态：半油油门加速速（POOT）、全全油门加加速（WWOT）。在半油门加速（POT）的工况下，测试结果如图1-1所示。 噪声（dB）发动机转速(r/min)（a）前排排正驾驶驶员右耳耳处噪声声测试结结果发动机转速(r/min)振动加速度(g)（b）副驾驾驶处地地板振动动测试结结果 图1-11 车内内声/振测试试结果由图1-11可以看看出，不不论是噪噪声还是是振动在在14000115000r/mmin之之间都存存在一个个最大值值，并且且与发动动机的二二

11、阶次有有关，这这与对该该车的主主观评价价相符在115000r/mmin左左右振动动强烈。对该车做频频谱分析析，结果果如图11-2所示示。噪声（dB）频率(Hz)（a）车内内噪声的的频谱分分析振动加速度(g)频率(Hz)（b）车内内振动的的频谱分分析图1-2 车内声声振频谱谱分析从图1-22（a）可以看看出，在在15000r/minn左右，不不论是驾驾驶员侧侧、副驾驾驶侧还还是在后后排座椅椅处， 该车在在50HHz左右右的幅值值最大。从从图1-2（bb）可以看看出，在在15000r/minn左右，不不论是地地板还是是玻璃，其其振动都都在500Hz处处取得了了最大值值，也就就是说550Hzz的频率

12、率最各处处的振动动影响最最大。综综上所述述，该车车在主观观上感觉觉低转速速时振动动噪声较较大的原原因，是是因为该该车在11400015500rr/miin区间间的噪声声和振动动都出现现了峰值值，并且且与发动动机的二二阶次关关联最大大。从频频谱图上上看出，550Hzz是对噪噪声和振振动影响响最大的的频率，也也处在引引起人主主观感觉觉不舒适适的主要要频率带带内（220Hzz2000Hzz）。2 传递路路径分析析2.1 传传递路径径分析基基本原理理汽车内部噪噪声和振振动现象象，往往往是由多多个激励励，经由由不同的的传递路路径抵达达目标位位置后叠叠加而成成的。当今汽汽车工业业新产品品研发过过程中，为为

13、了进一一步优化化整车NNVH性性能，往往往要综综合考虑虑各个激激励和传传递路径径的情况况，传递递路径分分析(即即TPAA: TTrannsfeer PPathh Annalyysiss)就是是一个行行之有效效的方法法。通过传传递路径径分析，确确定各途途径流入入的激励励能量在在整个问问题中所所占的比比例，找找出传递递途径上上对车内内噪声起起主导作作用的环环节，通通过控制制这些主主要环节节，如使使声源的的强度，路路径的声声学灵敏敏度等参参数在合合理的范范围里，以以使车内内噪声控控制在预预定的目目标值内内5-112。总体上可按按结构声声和空气气声两种种情况进进行处理理6。在结构构声情况况下，激激励源

14、和和目标点点分属于于两个不不同的系系统，激激励源一一侧的结结构称为为主动方方，目标标点一侧侧的结构构称为受受动方，一一般两者者在分界界处(可可称之为为耦合点点)通过过某种耦耦合元件件连接起起来，具具体可表表现为发发动机、底底盘部件件在车身身上的支支撑、铰铰连及橡橡胶轴套套等。比如，作作为激励励源的发发动机为为主动方方，车身身结构为为受动方方，其间间的支撑撑为耦合合元件。而目标标可以是是某点的的声压，也也可以该该点某一一自由度度上的振振动。在空气气声的情情况，路路径上不不存在耦耦合点，如如果有NN个辐射射声源就就形成NN条传递递路径。 图2-11 传递递路径分分析模型型假设系统是是线性时时不变的

15、的，则车车内目标标点的声声压或振振动水平平等于各各激励源源以工作作载荷激激励时沿沿不同路路径传播播到车内内的能量量的叠加加，如图图2-11所示。TPAA的目的的是研究究能量在在这些路路径上的的传播情情况。由以上分析析和假设设可知，来来自不同同路径的的所有部部分贡献献构成了了总响应应， （22-1）其中:为乘乘员位置置处的总总声压；为传递递途径在在方向对对乘员位位置总声声压的部部分贡献献。 （2-2）其中:为传传递路径径上方向到到乘员位位置的传传递函数数，结构构-声学学传递函函数或声声学传递递函数；为传递递路径上上方向上上的实际际激励。由公式(22-2)可知，进进行传递递路径分分析的主主要工作作

16、包括:（1）工作作载荷的的获取。对于结结构声，是是各耦合合点处每每个自由由度上的的工作力力输入；对于空空气声则则是声源源的体积积速度/加速度度。该项工工作需要要大量的的试验数数据作为为输入，是是TPAA最繁重重的部分分，也直直接决定定分析结结果的可可信程度度。（2）路径径频响函函数的获获取。对于结结构声，测测量耦合合点处每每个自由由度到响响应位置置的频响响函数，测测量时受受动方与与主动方方应在各各耦合点点处应解解耦。对空气气声，测测量目标标点到声声源的频频响函数数。2.2 传传递路径径试验测测试分析析就本项目而而言，从从结构方方面看，其其振动传传递主要要有两个个途径：一是由由路面激激励，经经悬

17、架系系统作用用在车身身上；二二是由发发动机激激励，经经由发动动机悬置置或排气气管，作作用于前前副车架架，再最最终作用用在车身身上。针针对这两两条传递递路径分分别布置置相应的的振动传传感器，进进行传递递路径的的分析。首先对悬架架系统进进行分析析。对悬悬架进行行“过减速速带的路路面激励励试验”。试验验工况与与摸底测测试一致致。频率(Hz)传递率1-2 悬悬架系统统传递函函数分析析对悬架系统统的传递递函数进进行分析析，如图图2-22所示。从从图可以以知道，该该车的悬悬架系统统在低频频的隔振振效果比比较好，无无论是前前悬架还还是后悬悬架，在在50HHz左右右的传递递函数都都明显的的低于11，即悬悬架系

18、统统对500Hz是是起衰减减作用的的。综上所述，悬悬架系统统在15500rr/miin时，550Hzz对应的的振动幅幅值较小小，并且且整个悬悬架系统统对500Hz起起到衰减减作用。初初步判断断50HHz不是是来源于于悬架系系统的振振动。对发动机悬悬置及前前副车架架进行分分析。该该车有前前、后、左左、右四四个悬置置，都是是一般的的橡胶悬悬置。首首先对发发动机悬悬置做隔隔振率分分析，试试验工况况与摸底底测试工工况一致致。测点点布置及及测试信信号如表表2-11所示，测测试分析析结果如如图2-3所示示。表2-1 悬置振振动传递递率试验验传感器器测点布布置及测测试信号号序号测点位置测试信号备注1发动机前

19、悬悬置：在在发动机机端和车车架端配配对布置置测点并并尽量靠靠近悬置置胶套x、y、zz三轴方方向的振振动加速速度（mm/s22）基于整车坐坐标系标标定每个个测点的的x、yy、z三三轴方向向2发动机后悬悬置：在在发动机机端和车车架端配配对布置置测点并并尽量靠靠近悬置置胶套3发动机左悬悬置：在在发动机机端和车车架端配配对布置置测点并并尽量靠靠近悬置置胶套4发动机右悬悬置：在在发动机机端和车车架端配配对布置置测点并并尽量靠靠近悬置置胶套5发动机转速（r/minn）-从图2-33分析可可看出，悬悬置振动动传递比比较差(此处加加速度单单位已作作过转换换)，尤其其在Z向向，这也也是人体体感受最最明显的的方向

20、，同同时15500rr/miin左右右最为明明显。发动机转速(r/min)振动加速度 (dB) 图2-3 全油门门加速前前悬置振振动情况况（Z向向）对前副车架架进行振振动频谱谱以及传传递函数数（FRRF）分分析。测测试工况况与摸底底测试工工况一致致，分别别在发动动机气缸缸盖上、后后悬置输输出端即即前副车车架、驾驾驶员位位置、副副驾驶位位置、驾驾驶员玻玻璃窗以以及后排排座椅等等地方布布置振动动传感器器布置，构构成一个个振动传传递路径径，测试试结果如如图2-4所示示。图2-4（aa）是车车身各处处在15500rr/miin左右右的振动动频谱图图。从图图上可以以看出，发发动机、前前副车架架、地板板在

21、500Hz附附近同时时达到最最大峰值值，可以以说地板板在500Hz的的振动很很可能是是由于发发动机激激励前副副车架引引起的。对对前副车车架进行行传递函函数分析析，如图图2-44（b）所所示，在在50HHz附近近的传递递函数远远大于11，接近近29，这这说明整整个前副副车架系系统对550Hzz的振动动有明显显的放大大作用。而而50HHz又与与15000r/minn的发火火频率相相符合，即即发动机机在15500rr/miin时，550Hzz的振动动幅值最最大，虽虽然发动动机的悬悬置亦会会对其振振动进行行一定程程度的衰衰减，但但因为整整个前副副车架系系统的放放大作用用，整个个前副车车架上的的50HH

22、z的振振幅较大大，从而而影响了了整个车车身的低低转速振振动。频率(Hz)振动加速度(g)（a）半油油门加速速测试各各点频谱谱分析传递率频率(Hz)（b）前副副车架振振动传递递函数分分析图2-4 前副车车架频谱谱及传递递函数分分析2.3 整整车NVVH性能能测试初初步诊断断结论通过摸底测测试以及及声振传传递路径径分析，该该车在115000r/mmin低低转速工工况下的的共振现现象是由由发动机机工作产产生的不不平衡的的力或力力矩，经经悬置系系统传至至副车架架，然后后引起车车身振动动，在车车内形成成声振耦耦合而产产生共振振现象。并并且该发发动机是是直列四四缸四冲冲程发动动机，该该发动机机在15500

23、rr/miin时二二阶振动动的激振振频率为为50HHz，由由摸底测测试知道道，动力力总成悬悬置系统统（包括括副车架架）的激激振频率率，这是是产生共共振的最最根本原原因。综上所述，该该汽车在在低转速速车内共共振问题题是由发发动机悬悬置系统统（包括括前副车车架）的的振动引引起的，所所以要对对悬置系系统作优优化改进进，以提提高整车车的NVVH性能能。3 一般技技术流程程 工工程中经经常遇到到对整车车NVHH性能测测试与诊诊断问题题，工程程人员一一般都是是根据自自己的工工程经验验，对整整车NVVH性能能做出初初步诊断断。这样样经常导导致工作作效率降降低，诊诊断结论论与实际际问题不不一致。本本章结合合对

24、某国国产乘用用车的整整车NVVH性能能初步诊诊断，总总结出对对整车NNVH性性能测试试与诊断断的一般般技术流流程，如如图3-1所示示，希望望对工程程应用产产生实际际的效果果。图3-1 整车NNVH性性能摸底底测试与与诊断一一般技术术流程4 结论本文从某国国产乘用用车实际际问题出出发，对对整车NNVH进进行了摸摸底测试试，介绍绍传递路路径分析析的基本本原理，并并运用声声振传递递路径法法对该车车进行了了分析，得得出了该该车在低低转速尤尤其是115000r/mmin时时，车内内共振的的初步诊诊断结论论。通过分析得得到了如如下结论论（1）通通过对传传递路径径分析基基本原理理的阐述述，了解解到要进进行传

25、递递路径分分析主要要做的工工作有两两方面：一是工工作载荷荷的获取取，二是是路径频频响函数数的获取取；（22）通过过摸底测测试和传传递路径径分析方方法，初初步判断断出造成成某国产产乘用车车低转速速时车内内共振现现象是由由动力总总成悬置置系统振振动引起起的；（3）依依托本项项目建立立了整车车NVHH性能摸摸底测试试与诊断断的一般般技术流流程。参考文献1 林林逸，马马天飞，姚姚为民 等汽车车NVHH特性研研究综述述汽车车工程20022年（224卷）第第3期：1777-1881.2 丁丁渭平车内低低频噪声声与悬架架特性参参数的定定量关系系噪声与与振动控控制220066年100月第55期：770-773

26、.3 李李洪亮，丁丁渭平汽车噪噪声控制制技术的的最新进进展与发发展趋势势汽车技技术220077第044期:11-3.4 杨杨明亮，丁丁渭平，何何森东 等车内噪噪声与动动力总成成悬置系系统特性性参数的的定量关关系研究究振动与与冲击20006年25（增增刊）：7055-7008.5 杨明亮亮汽车车动力总总成悬置置系统NNVH性性能分析析与改进进设计西南交交通大学学硕士研研究生论论文成成都：西西南交通通大学机机械工程程学院，220088年.6 VVanddeurrzenn, UU.; Vann dee Poonseeelee, PP.; Lippkenns, J. etaalPProdducttiv

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28、车内噪声声传递路路径分析析方法探探讨振振动、测测试与诊诊断20007年99月（第277卷）第3期：1999-2202.9 刘刘东明，项项党，罗罗清 等等传递递路径分分析技术术在车内内噪声与与振动研研究与分分析中的的应用噪声与与振动控控制20007年88月第44期：733-777. 10 Juhha PPlunnt Finndinng aand Fixxingg Veehiccle NVHH Prrobllemss wiith Traansffer Patth AAnallysiis J. Souund andd Viibraatioon .Novv 20005,39(11):12-16.11

29、D-HLLEE，WW-SSHWWANGG，C-MKIMMDessignn seensiitivvityy annalyysiss annd ooptiimizzatiion of an engginee moountt syysteem uusinng aan FFRF-bassed subbstrructtingg meethoodJJourrnall off Sooundd annd VVibrratiion20002.2555(2)，3883-3977.12 Dooo-HooLeee，Wooo-SSeokk HwwanggParrameetriic OOptiimizzatiion of Commpleex ssysttemss ussingg a mullti-dommainn FRFF-baasedd suubsttruccturringg meethood.Commputterss annd SStruuctuuress20003.81:22449-22557.