汽车(NVH)测试与分析
汽车驱动桥NVH性能分析与优化
汽车驱动桥NVH性能分析与优化摘要：为实现汽车驱动桥NVH性能的分析与优化，本文中建立了驱动桥NVH性能分析与优化流程及方法，对分析过程中所应用的有限元、振动响应、声学仿真和拓扑优化等方法进行了综合研究，恰当地选取了分析方法、计算方法、分析软件。
然后，以某车在60～65km/h加速行驶工况出现噪声大的问题为例进行分析与优化。
最后，对优化后驱动桥进行整车NVH测试，验证了所建立的分析流程及方法的有效性。
关键词: 汽车驱动桥；有限元分析；振动响应；声学仿真分析；NVH测试前言(3)后驱动桥是汽车底盘传动系统的重要组成部分，同时也是主要噪声源之一，它的NVH性能对整车NVH性能有直接影响。
学者对后驱动桥NVH性能的分析与优化开展了大量研究。
虽然研究对汽车驱动桥NVH性能分析与优化做了很多工作，取得许多成果，但仍然存在一些不足。
1 驱动桥 NVH 性能系统分析流程模态分析对后驱动桥进行模态分析，目的是得到各阶模态频率，来确认其是否与其他激励源产生共振。
前期研究结果表明，后桥噪声主要是主减速器齿轮啮合冲击通过轴承传至后桥壳产生振动引起的辐射噪声，差速器在普通工况下一般不起作用，本文中主要是对后桥壳进行模态分析。
1.1 有限元建模采用 UG 软件系统建模，网格划分过程中，主减速器壳选取四面体单元划分，单元质量主要控制参数如表1所示，最后给各个部件赋相应的厚度和材料属性，如表2所示。
将模型导入ansys workbench软件，得到有限元模型。
2 振动响应分析振动响应分析的目的是确定响应较大部位，以实现后续精准优化。
频率响应分析是指结构对某载荷(可以是冲击载荷，也可能是一频率在一定范围内的载荷)的响应。
根据驱动桥噪声机理，以及驱动桥NVH性能分析需要，在进行频率响应分析前，需要先计算其轴承的载荷。
使用模态分析结果，计算桥壳振动响应，求解已知1～2000 Hz频段的所有结果。
将频率范围设成1～2000Hz。
选择模态叠加法来进行分析，ANSYS workbench求解，得到结果。
轿车NVH性能测试方法
TITLE: Vehicle NVH Test Procedure轿车NVH性能测试方法Vehicle Operation: (车辆操纵)· Engine Idle (optional): In this condition, the engine would be idling in neutral and the microphones located inside of the vehicle would record the interior vehicle sound pressure level at different locations.发动机怠速(可选项测试):怠速条件下，变速器置于空档，传声器放在车内不同位置，测量并记录不同位置的声压等级。
· 70 or 80 miles/H or other speed Cruise: In this condition, the vehicle is set to cruise at 70 or 80 miles per hour and the microphones located inside of the vehicle would record the interior vehicle sound pressure level at different locations.车辆在时速70km或80km(或60~120kph)等6速度下:匀速行驶中, 传声器放在车内不同位置，测量并记录不同位置的声压等级o Operating Condition: 2 nd & 3 rd gear – Manual or1 st /Low &2 nd Gear – Auto车辆操控条件：手动档稳定在2档或3档, 自动档稳定于一档(低速)或2档· Rough road (optional): In this test configuration, the vehicle runs over different asphalt textures to capture the road noise impact at the driver’s ear.起伏路面/粗燥路条件(可选项测试)：在此条件下，车辆在不同的质地的沥青路面上行驶，路面噪音对车内噪音的影响需要被测量出来。
几种汽车NVH试验方法研究
几种汽车NVH试验方法研究一、本文概述随着汽车工业的迅速发展，消费者对汽车的要求已经不仅仅局限于外观、性能和价格等传统因素，汽车的乘坐舒适性和静谧性（NVH，即Noise、Vibration、Harshness）日益受到重视。
NVH性能是衡量汽车质量的重要指标之一，它直接关联到驾驶者和乘客的乘坐体验。
因此，研究和发展有效的汽车NVH试验方法，对于提升汽车品质和满足消费者需求具有重要意义。
本文旨在对几种常见的汽车NVH试验方法进行研究，分析各方法的优缺点，探讨其在汽车NVH性能评估中的应用。
我们将介绍NVH的基本概念和评估标准，明确试验的目的和重要性。
接着，我们将重点介绍几种常用的NVH试验方法，包括噪声测试、振动测试和冲击测试等，并分析这些方法的原理、操作步骤以及需要注意的事项。
本文还将探讨如何选择合适的试验方法，以提高试验的准确性和效率。
通过本文的研究，我们希望能够为汽车工程师和研发人员提供有益的参考，推动汽车NVH试验方法的不断改进和优化，为汽车工业的可持续发展做出贡献。
二、NVH试验方法的分类与特点NVH（Noise, Vibration, Harshness）试验是评估汽车乘坐舒适性和产品质量的重要手段。
根据不同的试验目的和测试环境，NVH试验方法可以分为多种类型，每种类型都有其独特的特点和应用场景。
道路试验是最直接反映车辆实际运行状况的NVH测试方法。
通过在真实道路环境中驾驶车辆，可以获取到最接近实际使用情况的噪声、振动和冲击数据。
这种方法的优点是结果真实可靠，能够反映车辆在各种路况和速度下的NVH性能。
然而，道路试验的成本较高，且受天气、路况等外部因素影响较大。
实验室试验通常在室内进行，可以控制试验条件，减少外部干扰。
常见的实验室试验包括：半消声室试验：在半消声室中模拟车辆运行环境，通过调整声源和反射面，可以精确测量车辆的噪声水平。
这种方法的优点是测量精度高，可以排除外部噪声的干扰。
关于车身NVH性能设计分析
关于车身NVH性能设计分析摘要:汽车NVH性能是汽车研发人员重点关注的性能指标。
为此,提出了汽车产品开发过程的车身 NVH 性能设计策略。
通过车身结构设计、阻尼设计、密封设计、阻隔设计、补强设计、吸声设计、隔声设计、低风噪设计方法实现 NVH 性能提升。
关键词车身结构; 噪声; 振动; 开发流程; NVH1 汽车NVH问题来源1.1 动力总成激励动力总成的振动噪声源来自热力过程的周期性和部分受力杆件的往复运动,可分为机械噪声、燃烧噪声、空气动力噪声。
机械噪声发生在运动部件上,在气缸压力和运动部件惯性力的作用下,运动部件产生冲击和振动而引起噪声;燃烧噪声发生在气缸中,燃烧气体产生的压力波冲击气缸壁,使得气缸产生振动辐射出噪声;空气动力噪声是发动机周期性进气和排气引起气体流动而产生的噪声,主要发生在进气口和排气口位置。
动力总成的振动通过发动机悬置、排气系统挂钩、进气系统支架传递到车身,引起车身振动,从而产生车内噪声。
1.2 路面激励汽车在路面上行驶时,轮胎与路面不断地局部挤压和释放,造成垂向激振力;在汽车行驶过程中轮胎与路面在接触面持续地滚挤、释放,造成纵向激振力。
1.3 风激励风噪声按风激励对象和变现形式不同来划分,可划分为风振噪声、脉动噪声、空腔噪声、气吸噪声。
高速气流作用在车身上后产生压力脉动,造成涡流扰动的脉动噪声;汽车行驶时打开天窗或侧窗玻璃时,在窗口位置气流涡流运动频率与车内声腔频率共振产生风振噪声;高速气流进入车身外部件之间的间隙空腔振荡进而产生空腔噪声。
2 汽车NVH开发流程汽车NVH开发流程主要分为:目标设定→目标分解→设计→性能验证→量产。
在目标设定阶段的工作主要是项目团队对目标市场的竞品车型进行 NVH 性能参数测试,制定整车 NVH 性能目标。
在目标分解阶段,项目团队对各个子系统进行目标设定,如对动力、悬架系统设定连接点的位移量,对车身系统设定模态、声灵敏度等。
通过各子系统的性能目标实现达到整车 NVH 性能目标要求。
174_NVH 试验报告
开发试验报告产品型号xxxxxx试验名称NVH性能试验编制：_____________________批准：_____________________1试验对象或样品信息2试验条件试验环境条件汽车外面的气温必须在-5℃到+35℃范围内，沿着测量路线在约1.2m高度的风速不得超过5m/s。
其他的气象条件不得影响测量结果。
3试验结果及分析3.1试验目的：对XXX样车初始状态进行NVH 测试，对数据进行分析，提出优化方案，加装声学包。
对优化方案进行测试对比验证方案效果，使样车NVH 性能达到项目目标。
3.2试验日期：2016年11月1日—11月19日3.3试验地点：试验场（光滑沥青路面）3.5试验工况：WOT全油门加速行驶300-7300rpm匀速40、60、80km/h怠速空调开3.6 测试位置：麦克风布置在：驾驶员右耳（P2）、后排右乘客左耳（P5）、电机本体、减速器本体。
3.7 测试结果1）XXX原始状态NVH 性能摸底测试（VKO3）加速行驶车内噪声曲线：P2（驾驶员右耳）位置加速噪声总体声压级曲线P5（驾驶员右耳）位置加速噪声总体声压级曲线P2（驾驶员右耳）及P5（前排右乘客左耳）加速噪声Colormap 图对比：P2（驾驶员右耳）位置加速噪声Colormap 图结论：1、总体声压级可以接受；2、基频阶次为9阶的噪声对车内异响影响明显；3、在740Hz左右时发生共振；4、中频噪声明显。
减速器本体噪声Colormap 图：结论：9、15、25 阶噪声明显，无明显共振发生。
电机本体近场噪声Colormap 图：结论：9.04、15.29、24.7 阶噪声明显，共振点发生在1000Hz 以上，对车内噪声无明显影响。
悬置振动测试：左悬置X结论：1、左悬置X 向主动端各个阶次振动明显；600Hz 是发生共振；2、左悬置X 向被动端9 阶振动明显，760Hz 发生共振。
左悬置Y结论：1、左悬置Y 向主动端各个阶次振动明显，580Hz 是发生共振；2、左悬置Y 向被动端9 阶振动明显，730Hz 发生共振。
汽车(NVH)测试与分析
结构噪声控制—板件声贡献量分析
试验 顶棚 后背箱 高灵敏度频率
前围板
地板
车身主要板件示意图
板件声振频谱
验 证
板件结构优化和阻尼片布置 板件声振模态和贡献量分析
4. 声隔离测试分析
车内噪声 空气声(中高频)
结构声(低频)
密 封 是 关 键
相关实验方法
气密性实验
该装置用于轿车仓内漏气量测量，采用低噪声风机，抽取气 体，加注到轿车仓内，手动调节风机变频器改变空气流量， 保持一定的压力，通过空气流量计测量轿车仓内的正压泄露 量。
1）用实部和虚部表示；
2）用幅值和相位表示。
实频特性： C ( f ) 幅频特性：
虚频特性： D( f )
2 2
H( f ) C ( f ) D ( f )
相频特性： ( f
) tg [ D( f ) / C ( f )]
1
H 1、H 2、H 3、H 4 在实际计算中，传递函数有四种计算方法，称为 H1
估计方法，其中 H 1、H 2 估计是传递函数的有偏估计，H 3、H 4估计
是传递函数的无偏估计。实际使用中， 递函数计算方法。 估计是应用最广泛的传
传递函数的 H 1 估计算法：
Y ( f ) Y ( f ) X ( f ) Gxy ( f ) H1 ( f ) X ( f ) X ( f ) X ( f ) Gxx ( f )
原装车状态 油管连接拆除后
43.6 43.4 43.3 42.6
dB(A)
排气管连接拆除后 油管、排气管连接均拆 除后
驾驶员内耳
后排乘车内耳
排气管 采用消去法找到声 源后效果明显！
•消去法+频谱分析法
汽车(NVH)测试与分析ppt课件
55
相干函数(凝聚函数)定义为： 2
rxy
(
f
)
Gxy ( f ) Gxx ( f )Gyy
(
f
)
式中：Gxx ( f )、Gyy ( f ) 分别为输入和输出信号的自谱，
Gxy ( f ) 为输入信号与输出信号的互谱。
(2) 汽车的NVH性能已被越来越多的用户所重视，用户 需求是企业动力 ；
(3) 良好的NVH性能是汽车企业竞争力的体现，高档汽 车对NVH 性能要求很高；
(4) 噪音污染是三大污染之一，国家制定法规和标准来 控制噪声的污染和对人体的危害。
7
8
3. 汽车噪声法规和标准
GB1495-2002《汽车加速行驶车外噪声限值及测量方法》
33
94dB(A)
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2. 测试中的信号处理
•频谱分析
频谱分析是现代信号处理技术最基本和最常用的方法之 一，在机械、电力、图像处理、电子对抗、仪器仪表等 许多领域的生产实践和科学研究中获得极为广泛的应用42 。
在时频域的转化关系中设：
fs
采样频率
N
采样点数，FFT和谱分析点数
汽车振动与噪声(NVH)测试与分析
华南理工大学 机械与汽车工程学院 丁 康 教授
2012年10பைடு நூலகம்9日
1
主要内容
第一部分：汽车NVH概述 第二部分：汽车NVH测试内容 第三部分：NVH测试实例
2
第一部分：汽车NVH概述
1. NVH的定义 2. 必要性和意义 3. 汽车噪声法规和标准 4. 汽车NVH的分类和控制方法 5. 我国汽车NVH研发设计水平 6. 国内外汽车噪声预测理论方法
汽车NVH分析方法浅析
汽车NVH分析方法浅析摘要：汽车在正式量产下线前会对车内噪音情况进行严格的管控，寻找到噪音源一直是 NVH 审核时的难点。
文章介绍了针对旋转器件产生的噪音现象进行的 NVH 分析，如何对分析软件的参数进行设置，以及主要参数在分析中所代表的意义，最后根据某车型噪音阶次分析结果寻找到噪音源。
关键词：NVH；阶次分析；旋转噪音1 阶次跟踪分析原理1.1 什么是阶次在讨论阶次跟踪分析原理之前我们需要搞清楚什么是阶次。
对于我们所关心的旋转部件噪音分析而言，阶次可以看作是旋转部件每旋转一圈所产生的事件次数。
阶次为旋转部件的固定属性，以数字的形式进行表示。
当零件在旋转时，会产生一定的响应事件发生，比如一个30齿的齿轮，它旋转一圈，啮合这个响应事件就会发生30次。
如果我们把激励该齿轮旋转的齿轮定义为参考轴一阶次的话，那么这个30齿的齿轮的阶次即30阶次。
所以阶次就是旋转部件产生的事件相对于转速的倍数。
显然阶次是独立于转速的，对转速保持不变。
这一特性对于我们确定噪音源零件非常有帮助。
1.2 阶次跟踪阶次跟踪分析技术，其目的在于将等时间间隔采样的噪音信号转化为等角度采样的噪音信号，根据信号的频率变化对信号进行变速率采样，保证在每一个采样周期内都会有相同的采样点，这种跟踪激励源转速变化而相应改变采样频率的方法便称为阶次跟踪分析法。
假设齿轮旋转一圈采样10次，转速如果提升一倍，那么采样点就会变成 5次，这样一来齿轮旋转一圈产生的信号就没有完全捕获，这种漏采样会导致信号失真。
为避免这种情况的出现，同步采样的需求应运而生，即等角度采样。
还是刚才的例子，我们可以固定采样频率为齿轮每转36度采样一次，这样即可实现齿轮旋转一圈永远可以采样10次，不管激励频率如何改变，我们的采样的结果都不会失真。
这种为了信号在各个采样周期里都会有相同数量采样机会的等角度采样分析法就是阶次跟踪分析。
常针对旋转机械在某些工况下产生的噪音进行分析。
2 噪音文件采集2.1 采集设备采样频率fs大于信号中最高频率的2倍时，采样之后的数字信号完整地保留了原始信号中的信息，一般实际应用中保证采样频率为信号最高频率的2.56~4倍。
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1. NVH的定义
1
Noise （噪声）
2
Vibration (振动)
3
Harshness (声振粗糙 度)
噪声和振动的品质 主观评价
车辆NVH系统的内在关系
NVH问题产生的后果
2. 必要性和意义
汽车约有1/3的故障问题与NVH有关， 而各大公司有近20%的研发费用消 耗在解决车辆的NVH问题上，中高 档轿车在研发期间与NVH有关的实 验量最大；
汽车振动与噪声(NVH)测试与分析
华南理工大学 机械与汽车工程学院 丁 康 教授
2012年10月9日
主要内容
第一部分：汽车NVH概述 第二部分：汽车NVH测试内容 第三部分：NVH测试实例
第一部分：汽车NVH概述
1. NVH的定义 2. 必要性和意义 3. 汽车噪声法规和标准 4. 汽车NVH的分类和控制方法 5. 我国汽车NVH研发设计水平 6. 国内外汽车噪声预测理论方法
直流分量： f,2 f, ,(N1) ffs f
2
2
理想无泄露状态下，一般时频域幅值之间有下列关系：
时域： x (t) A s in (2f0 t)
幅值谱： 自谱：
Gxrms(f)
A(f
2
f0)
Gx(f)A22(f f0)
对数谱： G x d B ( f ) 1 0 l o g G x ( f ) 2 0 l o g G x r m s ( f )
在多段平均时，相干系数才有意义，相干系数 0rxy(f )1
只进行一段传递函数分析，相干系数恒为1。
传递函数两种表示法：
1）用实部和虚部表示；
2）用幅值和相位表示。
实频特性： C ( f ) 虚频特性：D ( f )
幅频特性： H(f) C2(f)D2(f)
相频特性： (f)tg1[D (f)/C(f)用户需求是企业动力 ；
良好的NVH性能是汽车企业竞争力的 体现，高档汽车对NVH 性能要求很
3. 汽车噪声法规和标准
GB1495-2002《汽车加速行驶车外噪声限值及测量方法》
(M1是包括驾驶员在内不超过9座，最大质量不超过1000KG)
GB 16170—1996 汽车定置噪声限值
6. 国内外汽车噪声预测理论方法
中低频 有限元法 边界元法
高频 统计能量法
第二部分：汽车NVH内容
1. 汽车NVH试验 2. 测试中的信号处理 3. 结构声灵敏度测试分析 4. 声隔离测试分析 5. 声源识别 6. 发动机悬置性能测试分析
1、汽车NVH试验
汽车NVH试验系统
测试设施与设备
设系统的输入函数为 x (t )，输出为 y (t )，系统的传递函数
定义为：
H(f)Y(f) C(f)jD (f) X(f)
相干函数(凝聚函数)定义为：
2
rxy(
f
)
Gxy( f ) Gxx( f )Gyy
(
f
)
式中：Gxx(f)、Gyy(f) 分别为输入和输出信号的自谱，
Gxy ( f )为输入信号与输出信号的互谱。
4. 汽车NVH的分类和控制
5. 我国汽车NVH研发设计水平
• 较国外先进水平滞后15-20年，相当于国外 90年代中期水平。国内较领先的是长安、 奇瑞等。
• 自主品牌NVH性能开发现状： • 目标及分解不明确 • 没有足够的多方案设计 • 不能再开发的前期发现问题 • 在前期不能做到与其他性能间的平衡 • 与D&R工程师的合作不密切
在实际计算中，传递函数有四种计算H 1方法，称为 H1、 H2、 H3、 H4 估计方法，其中 H1、H2 估计是传递函数的有偏估计，H3、H4估计 是传递函数的无偏估计。实际使用中， 估计是应用最广泛的传 递函数计算方法。
传递函数的 H 1 估计算法：
H 1(f)Y X((ff))Y X((ff))X X ((ff))G G x xy x ((ff))
信号离散引起的误差
采样
加窗
采样定理与频率混淆
采样定理为：连续的时域信号x(t)，如果其频率只分布在 有限频率区域内，即
X f 0 当 ffc
则它可由等时间fs 间 隔2 序列fc 唯一确或 定的条 件t 是1 2 fc
从物理意义上讲，条件如果不满足，采样频率小于信号 可能具有最大频率的2倍，那么在此信号的一个周期内采样的 数据不超过2个，采样的离散序列不足以表现信号的周期性， 因此会产生假频或称频率混淆。
3. 数据采集系统
1. 传感器 4. 便携式计算机
2. 电荷放大器
94dB(A)
2. 测试中的信号处理
•频谱分析
频谱分析是现代信号处理技术最基本和最常用的方法之 一，在机械、电力、图像处理、电子对抗、仪器仪表等 许多领域的生产实践和科学研究中获得极为广泛的应用。
在时频域的转化关系中设：
当采样频率确定后，如果信号中包含有高于采样频率一 半的频率成分，将折叠到分析频率范围内，并与该频率内的
数据根发生本混淆原。 因：时域离散化和连续 信号f m ax 中具有的f S 最高频率 成分 大于采样频率 的一半。
fc fmax fS 时的频率混叠现象
消除频率混淆的方法有两种:
一：提高采样频率；
fs
采样频率
N
采样点数，FFT和谱分析点数
t
采样时间间隔
f
转化为频域的频率分辨率（离散频谱
相邻两谱线间的频率间隔）
时间与频率之间存在下列关系：
（1）采样频率与采样时间间隔互为反比
fs
1 t
（2）频率分辨率
f fs N
时域： x ( i ) i 0 ,1 ,2 , ,N 1
频域： X ( k ) k 0 ,1 ,2 , ,N 1
二：在进行采样之前用模拟式低通滤波器 抗混滤波器
进行低通滤波。
低
通
滤
波
器
滤
波
特
征
实际产生混频折叠方式：
第一、三、五等奇次折叠以 f S 为对称轴产生折叠。 第二、四、六等偶次折叠以零频率为对称轴产生折叠。
传递函数和相关分析
传递分析的目的是研究系统的固有特性。通过测量力和响 应，研究两者随频率变化的比例来估计系统的固有特性，主要 是研究系统的固有频率、阻尼比等。相干函数是用来检验传递 函数测试结果的可靠性的，只有相干函数值高（最大为1）点 的传递才有意义。