NVH性能测试技术流程研究

1、作者简介：杨明亮（1982），男，四川乐至县人，助教，主要从事汽车振动、噪声及舒适性（NVH）研究.Tel.13880648896；E_mail:.中央高校基本科研业务费专项资金项目（SWJTU09ZT08）资助。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 research about the testing technical process of a vehicle NVH performance Yang Ming-liang Ding Wei-ping(The Research Insti

2、tute of Automobile Engineering, College of Mechanical Engineering, Southwest Jiaotong University, Chengdu 610031, China)【摘要】汽车NNVH性性能是评评价整车车性能重重要指标标之一。其中，NVHH性能测测试技术术自然成成为汽车车工程界界关注的的焦点。首先运运用整车车NVHH性能摸摸底测试试方法验验证了某某国产轿轿车NVVH主观观感受；其次，介绍了了传递路路径分析析基本原原理，并并构建了了基本分分析模型型，结合合传递路路径分析析方法与与国际先先进的声声振数据据测试系系统，对对可

3、能产产生问题题的路径径进行了了声振测测试、分分析，并并通过排排除法得得出了该该工程问问题的初初步诊断断结论；最后，在分析析、总结工工程实例例基础之之上，建建立起了了整车NNVH性性能测试试与分析析一般技技术流程程，为今后后工程上上解决相相关整车车NVHH问题提提供了参参考和依依据，提提出了整整车NVVH性能能测试技技术流程程研究的的意义。主题词：NVHH；传递递路径分分析；技技术流程程中图分类类号：UU4677.1+1 文献标标识码：A【Absstraact】Thee NVVH pperfformmancce aabouut aa veehiccle is onee off thhe mmos

4、tt immporrtannt gguiddeliiness.Thhereeintto, thee teestiing tecchnoologgy oof NNVH perrforrmannce hasbeeen aa foocuss inn auutommobiile enggineeeriing kinngdoom nnatuurallly. Thhe wwritter in Thiis ppapeer vveriifieed aa caars NNVH subbjecctivve ffeellinggs ffirsstlyy thhrouugh usiing thee meethood

5、tthatt caalleed ttriaal ttesttingg.Seeconndlyy, iintrroduucinng tthe keyystoone of traansffer patth aanallysiis ,connstrructtingg thhe bbasiic aanallysiis mmodeel, andd coombiininng wwithh thhe ttrannsfeer ppathh annalyysiss meethoods andd thhe iinteernaatioonall addvanncedd daata tesst ssysttem, th

6、he wwritter makkes NVHH teestiing andd annalyysiss onn eaach patth wwherre aa NVVH pprobblemm coouldd bee prroduucedd, aand theen, gett a preelimminaary diaagnoosiss byy ussingg exxcluusioon mmethhod. Fiinallly, onn thhe bbasee off annalyyzinng aand summmarriziing thee ennginneerringg prrobllemss, t

7、the genneraal ttechhniccal proocesss oof aautoomobbilee NVVH pperfformmancce ttesttingg annd aanallysiis hhad beeen eestaabliisheed iin tthiss paaperr, tthatt wiill givve ssomee reeferrencces on sollvinng rrelaatedd auutommobiile NVHH prrobllemss inn fuuturre. andd thhe ssignnifiicannce of ressearrc

8、h aboout thee teestiing tecchniicall prroceess of a vvehiiclee NVVH pperfformmancce iispuut fforwwardd.Key worrds：NVHH；Trranssferr Paath Anaalyssis；Tecchniicall Proocesss0 引言言随着人们们对汽车车乘坐舒舒适性期期望越来来越高以以及世界界各国有有关环境境保护的的法规越越来越严严格，当当前汽车车NVHH(Nooisee, VVibrratiion & HHarsshneess）研究也也愈发受受到相关关科研机机构和汽汽车生产产厂家

9、的的重视1-44。汽汽车NVVH性能能可能受受很多因因素影响响，振动动和噪声声可以是是来自多多方面的的。工程程上解决决整车NNVH性性能问题题时，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。1NVHH性能摸底底测试某国产乘乘用车在在低转速速，尤其其是在115000r/mmin左左右时，车内有有较大的的噪声，振动强强烈，产产生了共共振现象象，影响响了整车车的NVVH性能能。摸底测试试的目的的是考察察测试结结果是否

10、否和人的的主观感感受相吻吻合，尤尤其是在在15000转左左右是否否有明显显的共振振现象。在正驾驾驶、副副驾驶座座椅及后后排座椅椅上人的的右耳处处布置声声传感器器，在前前排地板板上正、副驾驶驶处及车车身玻璃璃处安装装振动传传感器。试验工工况包括括：驻车车状态：半油门门加速（idlle PPOT）、全油油门加速速（iddle WOTT）。行行车状态态：半油油门加速速（POOT）、全油门门加速（WOTT）。在在半油门门加速（POTT）的工工况下，测试结结果如图图1-1所示。 噪声（dB）发动机转速(r/min)（a）前前排正驾驾驶员右右耳处噪噪声测试试结果发动机转速(r/min)振动加速度(g)（b

11、）副副驾驶处处地板振振动测试试结果图1-11 车内内声/振测试试结果由图1-1可以以看出，不论是是噪声还还是振动动在1440015000r/minn之间都都存在一一个最大大值，并并且与发发动机的的二阶次次有关，这与对对该车的的主观评评价相符符在115000r/mmin左左右振动动强烈。对该车做做频谱分分析，结结果如图图1-2所示示。噪声（dB）频率(Hz)（a）车车内噪声声的频谱谱分析振动加速度(g)频率(Hz)（b）车车内振动动的频谱谱分析图1-22 车内内声振频频谱分析析从图1-2（aa）可以看看出，在在15000r/minn左右，不论是是驾驶员员侧、副副驾驶侧侧还是在在后排座座椅处， 该

12、车车在500Hz左左右的幅幅值最大大。从图图1-2（bb）可以看看出，在在15000r/minn左右，不论是是地板还还是玻璃璃，其振振动都在在50HHz处取取得了最最大值，也就是是说500Hz的的频率最最各处的的振动影影响最大大。综上上所述，该车在在主观上上感觉低低转速时时振动噪噪声较大大的原因因，是因因为该车车在1440015000r/minn区间的的噪声和和振动都都出现了了峰值，并且与与发动机机的二阶阶次关联联最大。从频谱谱图上看看出，550Hzz是对噪噪声和振振动影响响最大的的频率，也处在在引起人人主观感感觉不舒舒适的主主要频率率带内（20HHz2200HHz）。2 传递递路径分分析2.

13、1 传递路路径分析析基本原原理汽车内部部噪声和和振动现现象，往往往是由由多个激激励，经经由不同同的传递递路径抵抵达目标标位置后后叠加而而成的。当今汽汽车工业业新产品品研发过过程中，为了进进一步优优化整车车NVHH性能，往往要要综合考考虑各个个激励和和传递路路径的情情况，传传递路径径分析(即TPPA: Traansffer Patth AAnallysiis)就就是一个个行之有有效的方方法。通过传传递路径径分析，确定各各途径流流入的激激励能量量在整个个问题中中所占的的比例，找出传传递途径径上对车车内噪声声起主导导作用的的环节，通过控控制这些些主要环环节，如如使声源源的强度度，路径径的声学学灵敏度

14、度等参数数在合理理的范围围里，以以使车内内噪声控控制在预预定的目目标值内内5-112。总体上可可按结构构声和空空气声两两种情况况进行处处理6。在结构构声情况况下，激激励源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，一般两两者在分分界处(可称之之为耦合合点)通通过某种种耦合元元件连接接起来，具体可可表现为为发动机机、底盘盘部件在在车身上上的支撑撑、铰连连及橡胶胶轴套等等。比如，作为激激励源的的发动机机为主动动方，车车身结构构为受动动方，其其间的支支撑为耦耦合元件件。而目标标可以是是某点的的声压，也可以以该点某某一自由由度上的的

15、振动。在空气气声的情情况，路路径上不不存在耦耦合点，如果有有N个辐辐射声源源就形成成N条传传递路径径。图2-11 传递递路径分分析模型型假设系统统是线性性时不变变的，则则车内目目标点的的声压或或振动水水平等于于各激励励源以工工作载荷荷激励时时沿不同同路径传传播到车车内的能能量的叠叠加，如如图2-1所示示。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。由以上分分析和假假设可知知，来自自不同路路径的所所有部分分贡献构构成了总总响应， （22-1）其中:为为乘员位位置处的的总声压压；为传传递途径径在方向对对乘员位位置总声声压的部部分贡献献。 （2-22）其中:为为传递路路径上方向到到乘

16、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(2-22)可知知，进行行传递路路径分析析的主要要工作包包括:（1）工工作载荷荷的获取取。对于结结构声，是各耦耦合点处处每个自自由度上上的工作作力输入入；对于于空气声声则是声声源的体体积速度度/加速速度。该项工工作需要要大量的的试验数数据作为为输入，是TPPA最繁繁重的部部分，也也直接决决定分析析结果的的可信程程度。（2）路路径频响响函数的的获取。对于结结构声，测量耦耦合点处处每个自自由度到到响应位位置的频频响函数数，测量量时受动动方与主主动方应应在各耦耦合点处处应解耦耦。对空气气声

17、，测测量目标标点到声声源的频频响函数数。2.2 传递路路径试验验测试分分析就本项目目而言，从结构构方面看看，其振振动传递递主要有有两个途途径：一一是由路路面激励励，经悬悬架系统统作用在在车身上上；二是是由发动动机激励励，经由由发动机机悬置或或排气管管，作用用于前副副车架，再最终终作用在在车身上上。针对对这两条条传递路路径分别别布置相相应的振振动传感感器，进进行传递递路径的的分析。首先对悬悬架系统统进行分分析。对对悬架进进行“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 悬架系系统传递递函数分分析对悬架系系统的传传递函数数进行分分析，如如图2-2所示。

18、从图可可以知道道，该车车的悬架架系统在在低频的的隔振效效果比较较好，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，即悬悬架系统统对500Hz是是起衰减减作用的的。综上所述述，悬架架系统在在15000r/minn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。初步判判断500Hz不不是来源源于悬架架系统的的振动。对发动机机悬置及及前副车车架进行行分析。该车有有前、后后、左、右四个个悬置，都是一一般的橡橡胶悬置置。首先先对发动动机悬置置做隔振振率分析析，试验验工况与与摸底测测试工况况一致。测点布布置及测测试信号号

19、如表22-1所所示，测测试分析析结果如如图2-3所示示。表2-11 悬置置振动传传递率试试验传感感器测点点布置及及测试信信号序号测点位置置测试信号号备注1发动机前前悬置：在发动动机端和和车架端端配对布布置测点点并尽量量靠近悬悬置胶套套x、y、z三轴轴方向的的振动加加速度（m/ss2）基于整车车坐标系系标定每每个测点点的x、y、zz三轴方方向2发动机后后悬置：在发动动机端和和车架端端配对布布置测点点并尽量量靠近悬悬置胶套套3发动机左左悬置：在发动动机端和和车架端端配对布布置测点点并尽量量靠近悬悬置胶套套4发动机右右悬置：在发动动机端和和车架端端配对布布置测点点并尽量量靠近悬悬置胶套套5发动机转速

20、（rr/miin）-从图2-3分析析可看出出，悬置置振动传传递比较较差(此此处加速速度单位位已作过过转换)，尤其其在Z向向，这也也是人体体感受最最明显的的方向，同时115000r/mmin左左右最为为明显。发动机转速(r/min)振动加速度 (dB) 图22-3全油门门加速前前悬置振振动情况况（Z向向）对前副车车架进行行振动频频谱以及及传递函函数（FFRF）分析。测试工工况与摸摸底测试试工况一一致，分分别在发发动机气气缸盖上上、后悬悬置输出出端即前前副车架架、驾驶驶员位置置、副驾驾驶位置置、驾驶驶员玻璃璃窗以及及后排座座椅等地地方布置置振动传传感器布布置，构构成一个个振动传传递路径径，测试试结

21、果如如图2-4所示示。图2-44（a）是车身身各处在在15000r/minn左右的的振动频频谱图。从图上上可以看看出，发发动机、前副车车架、地地板在550Hzz附近同同时达到到最大峰峰值，可可以说地地板在550Hzz的振动动很可能能是由于于发动机机激励前前副车架架引起的的。对前前副车架架进行传传递函数数分析，如图22-4（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，这说明明整个前前副车架架系统对对50HHz的振振动有明明显的放放大作用用。而550Hzz又与115000r/mmin的的发火频频率相符符合，即即发动机机在15500rr/miin时，50HHz的振振动幅值值

22、最大，虽然发发动机的的悬置亦亦会对其其振动进进行一定定程度的的衰减，但因为为整个前前副车架架系统的的放大作作用，整整个前副副车架上上的500Hz的的振幅较较大，从从而影响响了整个个车身的的低转速速振动。频率(Hz)振动加速度(g)（a）半半油门加加速测试试各点频频谱分析析传递率频率(Hz)（b）前前副车架架振动传传递函数数分析图2-44 前副副车架频频谱及传传递函数数分析2.3 整车NNVH性性能测试试初步诊诊断结论论通过摸底底测试以以及声振振传递路路径分析析，该车车在15500rr/miin低转转速工况况下的共共振现象象是由发发动机工工作产生生的不平平衡的力力或力矩矩，经悬悬置系统统传至副副

23、车架，然后引引起车身身振动，在车内内形成声声振耦合合而产生生共振现现象。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15500rr/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。综上所述述，该汽汽车在低低转速车车内共振振问题是是由发动动机悬置置系统（包括前前副车架架）的振振动引起起的，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 一般般技术流流程 工程中中经常遇遇到对整整车NVVH性能能测试与与诊断问问题，工工程人员员一般都都是根据据

24、自己的的工程经经验，对对整车NNVH性性能做出出初步诊诊断。这这样经常常导致工工作效率率降低，诊断结结论与实实际问题题不一致致。本章章结合对对某国产产乘用车车的整车车NVHH性能初初步诊断断，总结结出对整整车NVVH性能能测试与与诊断的的一般技技术流程程，如图图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3-11 整车车NVHH性能摸摸底测试试与诊断断一般技技术流程程4 结论论本文从某某国产乘乘用车实实际问题题出发，对整车车NVHH进行了了摸底测测试，介介绍传递递路径分分析的基基本原理理，并运运用声振振传递路路径法对对该车进进行了分分析，得得出了该该车在低低转速尤尤其是115000

25、r/mmin时时，车内内共振的的初步诊诊断结论论。通过分析析得到了了如下结结论（11）通过过对传递递路径分分析基本本原理的的阐述，了解到到要进行行传递路路径分析析主要做做的工作作有两方方面：一一是工作作载荷的的获取，二是路路径频响响函数的的获取；（2）通过摸摸底测试试和传递递路径分分析方法法，初步步判断出出造成某某国产乘乘用车低低转速时时车内共共振现象象是由动动力总成成悬置系系统振动动引起的的；（3）依托本本项目建建立了整整车NVVH性能能摸底测测试与诊诊断的一一般技术术流程。参考文献献1 林逸，马天飞飞，姚为为民等汽车车NVHH特性研研究综述述汽车车工程20022年（224卷）第3期期：17

26、77-1181.2 丁渭平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：770-773.3 李洪亮亮，丁渭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 杨明亮亮，丁渭渭平，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，20008年.6VVanddeurrzenn, UU.; Vann dee Poonseeelee, PP.; Lippkenns, J.eetallPrroduuctiivitty ggainns iin iinteerioor aand extteriior acooustticaal aanallysiis oof ppasssengger carrs bby aautoomatted mullti-chaanneel ttestt prroceedurres1