汽车刚度不行，优秀NVH的好车就别指望了

◆ 引言

如今汽车满街跑，普通白领家庭咬咬牙也能来个A+级轿车，且不说汽车自带阶级属性，各种需求也带来了不同维度的评判标准。石油危机前是大排量汽车的时代，衡量指标少而切实，譬如最高车速、加速能力、爬坡能力、比功率和比扭矩等;而今更多追求的是舒适高档感，这种无形的感官需求莫非也有有形的评判标准?且看看NVH。

NVH拆开解释——Noise(噪声)、Vibration(振动)和Harshness(不平顺性)，这一生三似有玄学意味，不过有迹可循，刚度是关键。

道家的三生万物在这里可是被发扬光大了，乘员在汽车中的一切触觉和听觉感受都属于NVH研究的范畴。

◆ 如果不知道什么是刚度，那你就out了

比起刚度，强度更“有名”，它能更直观的体现材料特性、价格、加工难度等指标，通常高强钢的价格会更贵、加工难度也更大，因而也一直被各大厂家大肆宣传。

虽然这也说不上错，但过分拿强度说事也不免引来异言。

但强度这玩意儿多少还是局限于材料本身，金属的刚度取决于其弹性模量和剪切模量，似乎也不能改变，但从空间结构来考虑，刚度不仅取决于材料的弹性模量，还与形状、边界条件、外力作用形式等有关，汽车作为空间结构，更看重抗弯、抗扭性能，车身结构设计不合理，即使堆砌高强度钢也无法高枕无忧。

刚度有多重要?我们也可以从铝制车身来看，由于铝合金刚度较钢材刚度低，为了保证结构刚度足够，铝合金车身往往需要增加材料厚度，这也是为什么用密度大约为钢材1/3的铝合金来造车，并不能成比例地降低白车身重量。

不同于强度强调断裂特性，用于极恶劣碰撞情况，刚度是用来体现物体或系统抵抗变形的能力，汽车碰撞不是时时有，但变形这件事还就真不好说了。好的刚度和好的强度对于汽车来说都是十分重要的。

车身刚度分两种：静刚度和动刚度。静刚度包括弯曲刚度和扭转刚度，二者与安全性紧密相关，因此是汽车测试机构常见的测试方法之一。

车身弯曲刚度由车身前后的变形量来衡量，车身扭转刚度由前后窗和侧框的对象线变化量、车身锁位及车身扭转角等指标来衡量。

从静至动，就没那么简单了。动刚度的概念则更为复杂，它是用来衡量结构抵抗预定动态激扰的能力，说人话就是，可以衡量共振——当外力的频率与结构的固有频率相近时，有可能出现共振现象，这时候结构的变形也就最大。共振的危害离我们其实并不远，耳熟能详的士兵过桥故事就是一个好例子。

每个物体都有自己固有的频率，共振就在外力发力频率与其相同的时候发生，这就像我们内心深处必然有一个触发点会让我们激动不已一样。对人来说触发点可能是一个人、一个物或一句话，而对于物体来说就是外力的频率了。

动刚度取决于系统的质量、阻尼和静刚度，在系统静止时动刚度就是静刚度。不同于静态刚度来衡量形变量，动态刚度属于刚体动力学范畴，用于表征刚体在运动过程中的一种固有属性。

相比于静刚度的乖巧，动刚度并不安分，它会随着频率的改变而变化，其中响应频率的幅值是最为关键的衡量参数，幅值正比于动刚度。

车身动刚度不足，响应频率的幅值低，容易产生共振，影响NVH。

我们用简单的公式来说明一下，k=f?s，(k-动刚度;f-力;s-位移)我们发现，这个公式和欧姆定律(R=U/I)很像，所以动刚度可以理解为位移的阻抗。现在这个问题就好理解了，阻抗越大自然位移也就越小，振动幅度自然也就越小。

简单理解就是：静刚度更多侧重安全性(形变)指标，动刚度更多侧重舒适性(共振)指标。

◆ 举例聊聊刚度

现在绝大多数轿车都是采用的承载式结构，基于现代设计理念，汽车的动力总成是通过悬置系统安装在汽车底盘或车身上，悬置系统承受着动力总成的重量。由于发动机和地面所带来的振动和冲击，悬置系统要具备良好的隔震作用。

用于减少并控制发动机振动的传递，并起到支承作用的汽车动力总成件

静刚度不足将直接影响到悬置支架的承载能力，容易产生变形，比如上图中的发动机支架，若刚度不足，变形的支架在狭小的发动机舱内极易与其他部件产生干涉摩擦，噪音自然就起来了。这种问题还很普遍，比如车门铰链上若安装点刚度不足会导致车门下垂、加油小门刚度不足会导致加油小门下垂，轻则使得车身外观匹配不良，重则使得开关干涉，开关门不便。

类似车身地板、顶盖、侧围这类大型构件，当刚度不足时会在低频范围内产生振动。低频共振不可小觑，长时间处在这种环境中会对耳膜产生伤害，新闻也多有报道，比如当年的明锐、铃木锋取等就出现过类似故障。

低频共振在汽车低速行驶，转速居中的时候容易发生，这种行驶状态也是我们最常见的一种。共振问题是车的软故障，很难排除。

所以，当其他条件一定时，影响悬置NVH的关键就是动、静刚度了，这二者的选取会直接影响到整车的NVH效果。

事实上，在NVH调试中，因振动所引起的噪声，常见的解决办法有两种：1.降低板件的原激励振动，利用材料的热固化特性，增加补强材料，如止振胶片，提高刚度;2.利用阻尼材料黏弹性特性，对抗板件的振动，就像有良好吸振效果的弹簧一样，比如我们会在某些容易引起振动点处增加橡胶材质来支撑。

当然，这些还是在后期弥补的方法，利用结构设计优化，我们也能控制刚度的整体范围，比如在受力集中点出优化刚度，控制合理的刚度分布，就是常用的解决方法之一。

◆ 小结

汽车刚度一直有点小憋屈，作为重要的性能指标，在大众面前一直有被埋没之感。强度重要，但刚度也是不好惹的!