汽车振动及噪声控制
汽车车身噪声与振动控制技术
汽车车身噪声与振动控制技术汽车在行驶过程中会产生各种各样的噪声和振动，这些噪声和振动不仅会影响驾驶者的舒适性，还有可能导致车辆的损坏以及对周围环境造成污染。
因此，控制汽车车身噪声和振动成为了汽车制造商和工程师们的重要任务之一。
随着科技的进步，汽车车身噪声与振动控制技术也得到了长足的发展。
1. 汽车噪声和振动的来源在了解和掌握噪声和振动控制技术之前，我们首先需要了解噪声和振动的来源。
汽车车身噪声和振动主要来自于以下几个方面：1.1 发动机噪声和振动：汽车的发动机是噪声和振动产生的主要源头之一。
机械运转和爆炸过程会产生很大的噪声和振动。
1.2 路面噪声和振动：汽车在行驶过程中，轮胎和地面的摩擦会产生噪声和振动。
1.3 车辆空气动力学噪声和振动：汽车在高速行驶时，车身与空气的相互作用也会产生噪声和振动。
1.4 车辆骨架噪声和振动：车辆的车架、车身等部件之间的连接和振动也会引起噪声和振动。
2. 噪声和振动控制技术为了降低汽车车身噪声和振动，汽车制造商采用了许多控制技术。
以下是一些常见的噪声和振动控制技术：2.1 降噪材料的应用：制造商在汽车的车身、座椅和地毯等区域采用吸音材料和隔音材料，以吸收和隔离噪声。
2.2 噪声和振动的隔离：通过改善车辆的悬挂系统和减震系统，阻止噪音和振动传递到车身。
2.3 发动机和排气系统的优化：优化发动机和排气系统的设计，减少机械运转和爆炸过程中产生的噪声和振动。
2.4 车身结构的优化：改善车身结构和连接方式，降低车辆骨架噪声和振动。
3. 新技术在噪声和振动控制方面的应用随着科技的不断发展，还有一些新的技术在汽车车身噪声和振动控制方面得到了应用。
3.1 主动噪声和振动控制技术：该技术使用传感器和控制器，对车辆的噪声和振动进行实时监测和控制，以达到降低噪声和振动的效果。
3.2 振动能量回收技术：该技术利用车辆行驶时产生的振动能量，将其转化为电能并储存起来，从而减少能量浪费和噪声产生。
汽车振动与噪声控制
• 人耳不可闻
– 次声 f<20Hz subsonic 蝴蝶振翅频率 5-6Hz – 超声f>20000Hz supersonic
• 常见频率划分
– 低，低频声 f<500Hz，中频声 500<f<2000Hz – 高频声 f>2000Hz
声音的基本计量
• 波长l：声波传播过程中两个相邻的同相位 点的空间距离 • 声速c：声波在介质中传播的速度 c fl
prms
1 T 2 p (t )dt T 0
prms
pmax 2
2.1.1理想介质中的声场波动方程
• • • 声压p随空间位置、时间而变化 声波波动方程：建立声压和空间位置以及时间 之间的联系，用数学工具表示出来 几个假设：
1. 声传播过程没有能量损耗 2. 媒质静态压强和密度均为常数 3. 声传播过程是绝热过程
2.1.1理想介质中的声场波动方程
• • • 牛顿第二定律 质量守恒定律 物态方程
p0+p F s dx x x+dx
2
ma F
p0+p+dp F+dF
p 1 p 2 2 2 x c t
2
du sdx sdp dt p dp dx x du p sdx s dx dt x du p dt x
2.1 波动方程和声的基本性质
• 理想介质中的声波波动方程 • 声波与声源：平面波，球面波和柱面波， 球面声源，声偶极子，线声源，面声源
2.1.1理想介质中的声场波动方程
• 声场field：声传播经过的媒质空间 • 声传播：声波对于整个媒质来说出现了稠 密和稀疏状态的交替变化的现象 • 声波sound wave：声场空间内媒质的状态随 时间的扰动量变化和传递，如果该变化为 时间的谐波函数形式，则称为简谐声波
纯电动汽车电动机的噪声与振动控制
纯电动汽车电动机的噪声与振动控制随着现代科技的不断进步，纯电动汽车逐渐成为人们日常交通工具的新选择。
与传统燃油车相比，纯电动汽车在环保性能和能源效率方面具有显著优势。
然而，电动汽车的电动机噪声与振动问题成为制约其发展的一项重要挑战。
本文将探讨纯电动汽车电动机的噪声与振动问题，并介绍相应的控制措施。
噪声问题是纯电动汽车面临的主要技术难题之一。
在传统燃油车中，发动机噪声可以通过封闭引擎舱和隔音材料来减少。
而电动汽车的特点是电动机直接驱动车轮，噪声更加明显。
电动机噪声主要来自以下几个方面：首先，电动机内部的机械噪声是主要的噪声源。
电动机工作时会产生转子和定子的相对运动，这会引起机械噪声。
机械噪声的大小与电动机的结构设计、制造工艺和材料选择有关。
其次，电动汽车在运行过程中，电机绕组还会产生电磁噪声。
当电流通过电机绕组时，电流和磁场之间的相互作用会产生磁力，导致绕组振动并产生噪声。
电磁噪声的控制需要通过优化电机设计和绕组布局来实现。
另外，电动汽车的结构振动也会导致噪声。
在电动汽车运行过程中，车辆的振动会通过底盘传导到电动机，从而产生机械噪声。
减少结构振动可以通过增加结构强度、使用隔音材料和优化车辆悬挂系统来实现。
针对这些问题，纯电动汽车电动机的噪声与振动控制可以从多个方面进行改善。
首先，采用优化的电机设计和制造工艺是减少噪声与振动的有效途径。
通过减小电机内部间隙、优化转子和定子的材料选择、改进轴承系统等方式可以减少机械噪声。
此外，应合理布置电机绕组、减小电磁感应噪声。
其次，安装隔音材料是减少电动机噪声的常用方法。
隔音材料可用于减少噪声的传播，使噪声在源头处被吸收或反射，从而降低车内噪声水平。
可以采用吸声材料、泡沫材料等进行隔音处理。
此外，优化车辆悬挂系统也是减少结构振动与噪声的重要手段。
采用优化悬挂系统可以有效减少车辆振动传导到电动机的程度，从而降低结构噪声。
最后，电动汽车制造商可以在设计阶段加强噪声与振动测试，通过模拟实验和现场测试等方法，全面了解电动机噪声与振动的来源和性质。
汽车振动及噪声控制
1，声与噪声
在可听声频域内，（振动的两面性）振动可以产生 刺耳的，对人有不良影响的噪音。振动也可以美妙 动听的声音，如各种乐器的发声均是利用乐器结构 的振动产生并放大。 通常人们将悦耳的声音称之为乐音，将不需要、 会产生不利影响的声音叫做噪声。这是从主观感觉 上进行区分。
从客观上乐音与噪音的区别在于具有不同频谱。
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2，振动
按自由度多少分类：
单自由度系统振动：若仅考虑汽车的垂直振动且忽略 汽车 前后悬挂质量的差别，忽略非悬挂质量的振动， 可 以将汽车简化为单自由度模型进行分析。
多自由度系统振动：若考虑汽车的垂直振动，考虑非 悬挂 质量的振动，同时考虑其俯仰运动，则至少需要 将 其简化为四自由度模型。
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2，振动
振动的危害是多方面的，它损害或影响在振动环境 内工作人员的身体健康和工作效率，对仪器、设备 和建筑物造成损坏，特别是结构发生共振时，很容 易导致结构的疲劳破坏。
振动除了有害的一面，也有有利的一面。例如：振 动压路，振动捣实，振动筛选，振动打桩等等，通 过学习振动规律可以利用有益的振动，控制有害的 振动。
不可预测，只能分析其统计特性
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2，振动
按振动产生的原因分类：
自由振动(free oscillation)：弹性系统具有初始位移或初始 速度，此后不再受外界激励的情况下所发生的振 动。可 用于分析系统的固有特性参数。
受迫振动(forced oscillation）：弹性系统在外界激励下发 生的振动，外界激励是周期性的或交变的。 如：不平衡转子引起的振动，汽车行驶在不平路面 激励下的振动等 包括确定性振动、随机振动
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1，声与噪声
结构的振动是噪声产生的根源之一，因此，研究噪声 时，常常将其与振动一起进行分析，对汽车来说，就是 NVH（noise,vibration,Harshness)问题。 行驶时振动大的车辆往往噪声也大。因此，从汽车 NVH问题的角度看，解决噪声不能头痛治头，脚痛治脚， 而应该对车辆进行整体的考虑，例如要考虑到发动机、 轮胎、弹性支承等诸方面。 结构的振动向周围的空间辐射声波。 振动还引起基础及相连的固体结构振动产生声波，如 重型汽车的某些振动可能对频繁通过区附近的建筑物造 成危害。 是不是所有的振动都能够产生噪声呢
《车辆振动与噪声控制》课程教学大纲
《车辆振动与噪声控制》课程教学大纲课程代码：020242025课程英文名称：Control of Vehicle Vibration and Noise课程总学时：32 讲课：26 实验：6 上机：0适用专业：车辆工程装甲车辆工程能源与动力工程交通运输大纲编写（修订）时间：2017.5一、大纲使用说明（一）课程的地位及教学目标车辆振动与噪声控制是车辆工程专业、装甲车辆工程、能源与动力工程和交通运输专业的专业选修课。
面对激烈竞争的汽车市场，除了提高汽车的各项性能指标和经济指标外，降低汽车振动与噪声，提高汽车运行舒适度已成为现代汽车设计及新技术开发研究的一个重要方面。
本课程的主要任务是使学生了解并掌握汽车振动的基本要素；单自由度、二自由度及多自由度振动的基本特性；随机振动的统计特性及汽车的平顺性分析。
通过本课程的学习，能培养学生对工程实际问题观察、分析及解决的能力，为从事专业设计与研究打下坚实的基础。
（二）知识、能力及技能方面的基本要求通过本课程的学习，学生要对本课的基本内容有系统的理解，掌握其基本概念、理论和方法，运用这些理论分析，解决工程实际问题，并达到如下要求：1．具有建立典型汽车结构力学模型的能力，并能够确定其边界条件和初始条件。
2．掌握模型系统的模态分析与响应分析方法。
（三）实施说明教师在授课过程中可以根据实际情况酌情安排各部分的学时，课时分配表仅供参考。
教师要注重对基本概念、基本方法和解题思路的讲解，以便学生在实际应用中能举一反三，灵活运用。
根据专业特点，教师应结合实际问题，在教学过程中注意理论与实际结合，突出实际应用。
（四）对先修课的要求本课程的先修课程有《高等数学》等相关课程。
（五）对习题课、实验环节的要求结合有关章节中的重点和难点问题以及典型的问题，安排一定的习题练习，并以讲、练、讨论相结合的方式进行。
引导学生对所学内容的基本概念、基本原理和基本方法有更加深入的了解。
结合每次课的内容、重点和难点，有针对性的布置与有关实际问题相联系的思考题。
新能源汽车振动与噪声控制技术研究与应用
新能源汽车振动与噪声控制技术研究与应用随着环境污染和能源危机日益突显，新能源汽车作为清洁能源的重要代表，得到了越来越多的关注和推广。
然而，新能源汽车在使用过程中往往面临着振动和噪声等问题，这不仅影响了驾驶和乘客体验，也对车辆的稳定性和耐久性带来了挑战。
因此，研究和应用新能源汽车振动与噪声控制技术显得尤为重要。
在新能源汽车振动控制方面，传统的振动控制方法可以通过减振器和隔振装置来减少车辆振动。
例如，在车辆底盘和悬挂系统中加入减振器，可以有效地减少由路面不平和车辆运动引起的振动。
此外，通过使用合理的车身结构设计和材料选择，也能够有效降低车辆振动。
然而，由于新能源汽车的特殊性，如电池组的重量和尺寸受限，传统的振动控制方法在新能源汽车上应用存在一定的局限性。
因此，新能源汽车振动控制技术需要综合考虑车辆的动力系统、底盘和悬挂系统，并结合电池组的特性进行优化设计。
一种常见的方法是采用主动振动控制技术，通过传感器实时监测车辆振动，并通过控制系统调节的主动减振器对振动进行补偿，从而达到降低车辆振动的目的。
这样的技术可以有效地提高车辆的乘坐舒适性，并提升车辆整体性能。
此外，对电池组进行结构和材料优化，减少其重量和体积，也能够降低新能源汽车的振动问题。
噪声是新能源汽车面临的另一个重要问题。
主要噪声源包括发动机噪声、胎噪声和风噪声。
与传统燃油汽车不同，新能源汽车在行驶中通常没有发动机噪声，因此对胎噪声和风噪声的控制尤为重要。
对于胎噪声，可以通过优化轮胎的设计和橡胶材料的使用来降低噪声产生。
同时，通过提高道路表面的平整度和减少胎压差异，也可以减少胎噪声的产生。
对于风噪声，可以通过改善车辆的外部造型设计，减小空气流动的阻力，降低风噪声的影响。
此外，采用隔音材料和改进车窗密封设计，也能够有效减少车辆内部的噪声。
除了振动和噪声控制技术，新能源汽车还可以通过其他手段来提高驾驶和乘客的舒适性。
例如，应用智能化的车辆控制系统，通过实时监测和分析车辆振动和噪声数据，可以精确调节驾驶座椅、音响系统和车内温度等参数，提供更舒适的驾乘体验。
汽车振动与噪声控制4振动控制基础.pdf
2014-5-23
1
第四章 振动控制基础
§4.1 振动评价及标准
§4.1.1 振动的评价 §4.1.2 振动的评价标准 §4.1.3 振动试验
§4.2 振动控制概述 §4.3 转子的平衡—消振 §4.4 动力吸振器
§4.4.1 无阻尼动力吸振器 §4.4.2 阻尼动力吸振器 §4.4.3 动力吸振器的设计步骤
曲线对加速度值进行修正得到修正加速度 。ae
修正加速度值对应的加速度级称为振动级
La
20 lg
ae aref
振动级比振动加速度级应用更广泛。
等感度曲线
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§4.1振动的评价及标准
振动级
La
20 lg
ae aref
a
' e
a
2 fe
.10 c
f
.a
fe
a'e－修正后的总的振动加速度有效值 a fe－频率为f 的振动加速度有效值 c f－频率为f 的修正值
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§4.4 动力吸振器
将振动系统考虑成二自由度振动系统，一样可 以得到系统的振动方程：
Mx1
k K
mx2
x1 kx2
kx1 kx2
FA 0
sin
t
方程的解：
X1 X2
k
m 2
k
.
FA
K k 2M .k 2m k 2
2014-5-23
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§4.4 动力吸振器
FA k
x2
FA k
sin(t)
子系统弹簧力： F kx2 FA sin t
子系统与激励反相，即质量M 受到的激励恰好被来自吸
《汽车振动与噪声》课件
CHAPTER
02
汽车振动分析
汽车振动类型
垂直振动
汽车在行驶过程中受到 路面不平的影响，产生 的垂直方向上的振动。
侧向振动
汽车在转弯或行驶在弯 道时，由于离心力作用
产生的侧向振动。
纵向振动
由于发动机、传动系统 等内部组件的往复运动
产生的纵向振动。
扭转振动
由于发动机扭矩波动或 传动系统的不平衡引起
的扭转振动。
振动产生的原因
路面不平
汽车行驶在凹凸不平的路面上，导致垂直振 动。
传动系统不平衡
传动系统中齿轮、轴承等组件的不平衡或误 差，导致扭转振动。
发动机扭矩波动
发动机内的燃烧和机械运动产生的扭矩波 动是纵向振动的主要原因。
轮胎不平衡
轮胎质量分布不均或安装不当，引起侧向和 垂直振动。
振动对汽车性能的影响
03
汽车在高速行驶时，空气动力学产生的气流会对车身产生振动
和噪声。
振动与噪声对汽车性能的影响
舒适性
振动和噪声会影响乘客的舒适感，过大的振动和 噪声会对乘客的身体健康产生不良影响。
安全性
过大的振动和噪声可能会影响驾驶员的判断力和 反应速度，从而影响驾驶安全。
车辆寿命
长期的振动和噪声可能会对汽车的零部件产生疲 劳损伤，从而影响车辆的使用寿命。
油耗
过大的噪声可能增加车辆的油耗，影响经济性。
风噪声
其他噪声
汽车行驶时，空气与车身、车窗等相互作 用产生的声音。
如传动系统、冷却系统等产生的声音。
噪声产生的原因
机械振动
发动机、传动系统等部件的振动是产生汽车 内部和外部噪声的主要原因。
气动噪声
气流与车身、车窗等相互作用产生的声音。
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本课程关于声学方面，首先介绍一些声学领域的基础知识， 而后介绍噪声学中的部分内容。
汽车噪声分பைடு நூலகம்与控制
05.03.2021
1
目前无十分合适的教材。参考书目有：
盛美萍等，噪声与振动控制技术基础，科学出版社
徐兀，汽车振动与噪声控制，人民交通出版社 1987
朱孟华 ，内燃机振动与噪声控制，国防工业出版社， 1995
何渝生，汽车噪声控制，机械工业出版社，1995
靳晓雄，汽车噪声的预测与控制，同济大学出版社， 2004
但是噪声源一旦停止则噪声污染也停止，所以噪声污染 有其特殊性。
05.03.2021
12
1，声与噪声
噪声污染所导致的危害：
噪声对人的危害可表现在两方面：
心理方面：当人们在高噪声的环境下时，会感到 心情烦躁注意力分散、反映迟钝、容易疲劳。从 而造成工作和学习效率降低，引发工作中的差错， 严重的会造成事故。
05.03.2021
6
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7
1，声与噪声
（1）声的描述量： 频率（frequency）、声压（sound pressure）、声强
（sound intensity）、声功率（sound power）等。
频率在20Hz～ 20KHz之间的声波人类能够听到，为 可听声（audible sound）。在该频率范围涉及对人们 所需要的声音的研究（如音乐声学），也包括对人们所 不需要的声音的研究（如噪声学）。
从客观上乐音与噪音的区别在于具有不同频谱。
音乐：振幅和频率有明确的规律。 噪声：各种频率和振幅都无规律的声波的组合。
有没有可能将噪声通过改变变成乐音呢？
05.03.2021
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1，声与噪声
噪声污染、大气污染、水污染和固体废弃物污染被称为 环境方面的四大公害。大气污染、水污染、固体废弃物 污染（电池、核废料）有一定的时间性，即污染源切断 后，仍在一定的时间内保持有污染。
不同声压级给人的感觉
05.03.2021
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1，声与噪声
结构的振动是噪声产生的根源之一，因此，研究噪声 时，常常将其与振动一起进行分析，对汽车来说，就是 NVH（noise,vibration,Harshness)问题。 行驶时振动大的车辆往往噪声也大。因此，从汽车 NVH问题的角度看，解决噪声不能头痛治头，脚痛治脚， 而应该对车辆进行整体的考虑，例如要考虑到发动机、 轮胎、弹性支承等诸方面。
低于20Hz及高于20KHz声人们完全听不到吗？。
低于20Hz的声波为次声波(infrasound) ； 高于20KHz的声波为超声波(ultrasound) 。
次声波和超声波均难以称为噪声源。 只有可听声频域内结构的振动以及气体的脉动和涡 流、空腔共鸣才能构成噪声源。
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8
1，声与噪声
1，声与噪声
2，振动
3，研究汽车振动噪声的意义
4，汽车的NVH问题
5，汽车发展与NVH技术进步
6，汽车的NVH 特征
7，汽车振动噪声分类
8，汽车振动噪声控制
05.03.2021
5
1，声（sound）与噪声（noise）
自然界中‘声’是非常直观的一种物理现象，也是 最早被人们认识的一种物理现象之一。
结构的振动向周围的空间辐射声波。 振动还引起基础及相连的固体结构振动产生声波，如重型汽 车的某些振动可能对频繁通过区附近的建筑物造成危害。
是不是所有的振动都能够产生噪声呢?
05.03.2021
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1，声与噪声
在可听声频域内，（振动的两面性）振动可以产生 刺耳的，对人有不良影响的噪音。振动也可以美妙 动听的声音，如各种乐器的发声均是利用乐器结构 的振动产生并放大。 通常人们将悦耳的声音称之为乐音，将不需要、 会产生不利影响的声音叫做噪声。这是从主观感觉 上进行区分。
周新祥，噪声控制技术及其新进展，冶金工业出版社， 2007
05.03.2021
3
主要内容
汽车与振动噪声概述 噪声控制的振动基础 噪声控制的声学基础：
声波基本方程、各参数间的关系 振动控制的基本措施
消振、隔振、吸振、减振
噪声控制的基本措施
消声、吸声、隔声
05.03.2021
4
第一章 汽车与振动噪声概述
庞剑等，汽车噪声与振动－理论与应用，北京理工大 学出版社，2006
赵玫等，机械振动与噪声学，科学出版社，2004
马大猷，噪声控制学，科学出版社，1987
马大猷，噪声与振动控制工程手册，机械工业出版社，
2002
05.03.2021
2
专题书籍有：
王治国，MSC.ACTRAN工程声学有限元分析理论与应 用，国防工业出版社，2007
陈克安等，声学测量，科学出版社 2005 周广林，扫描声强测量技术，哈尔滨工程大学出版社，
2007 蒋孝煜，连小珉，声强技术及其在汽车工程中的应用，
清华大学出版社，2001 张绍栋，熊文波，噪声与振动测量技术，杭州爱华仪
器有限公司，2005 （日）计量管理协会，噪声与振动测量，中国计量出
版社，1990 王其政，统计能量分析原理及其应用
生理方面：长期暴露在高噪声的环境易于导致引 起听力伤害（轻则高频听阈损伤，中则噪声性耳 聋，重则耳鼓膜破裂）、另外还易于引发肠胃功 能紊乱、心脏组织缺氧导致肠胃疾病和心血管疾 病。
噪声可使机械设备、建筑等产生声疲劳。
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1，声与噪声
噪声污染是工业化所带来的直接后果，随工业发展进程 的加快，噪声污染所涉及的范围仍不断扩大，同时随着生 活水平的提高，对环境的要求越来越高，所以为噪声的控 制提出了更高的要求。
汽车领域对交通噪声的控制和乘坐舒适性要求均日益严格。如 对汽车等机动车辆，国家制定了“汽车加速行驶车外噪声限值 及测量方法”国家强制标准GB1495－2002，例如轿车允许的车 外加速噪声74dB。随着国家强制性标准中噪声要求的提高，了 解如何对（汽车的）噪声进行控制的意义显而易见。