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典型汽车NVH——怠速振动噪声
2018-05-26 15:25:22· 来源：声振研究
怠速时，车身、地板、座椅、方向盘等有振动感。
1.发生现象
3.怠速振动实测示例
4.设计要点
怠速振动、怠速轰鸣音的激励力（基本阶次）主要是由发动机的排气量，压缩比以及往复惯性质量等决定，这些因素是怠速振动与怠速轰鸣声的设计前提条件和关键点。在设定怠速转速（激励力的频率范围）时，不仅要考虑动力总成系统的燃油经济性，还要结合平台规划以及发动机悬置的位置形式加以综合考虑，此外，怠速时发动机振动主要是由发动机转速不稳引起的，因此有必要在燃烧系统方面采取相应措施。
发动机悬置刚度越低，对怠速振动越有利。但是由于发动机悬置中橡胶部件还要承受200kg～300kg的动力总成系统的质量以及驱动扭矩的反作用力，受到耐久性、发动机的摇动量以及乘坐舒适性等因素的制约，因此降低发动机悬置刚度来改善怠速振动与怠速轰鸣声是有限度的，为此，特别是4汽缸发动机，发动机悬置的位置布置极其重要。
在设定怠速转速时，一般设计成发动机以惯性主轴为中心向（roll方向）振动。越靠近主轴中心其振动级就越小，因此最佳方案是将主悬置设计在中心轴附近，也就是说在激励力振动节点处设定支撑点。如果发动机悬置的布置设计失败，开发后期想从力学上进行改善几乎是不可能的，因此开发初期的悬置设计至关重要。
下面左图是发动机悬置布置示意图，图中列举了2个布置案例（示例1、示例2），其中最佳布置方案是左右悬置布置在发动机惯性主轴上。下面右图为发动机振动示意图。
下图是上面两种发动机悬置位置（示例1、示例2）时车内地板的振动的计算结果。示例2中发动机悬置的位置仅偏移了50mm，但地板振动大幅度地恶化，由此可见发动机悬置位置的设计非常重要。
此外，对于怠速振动，不仅仅发动机悬置影响大，悬置设计重要，车身骨架的设计也很重要。如果轿车车身骨架一阶弯曲模态为20～25Hz，介于发动机激励力的频率范围内（4汽缸汽车怠速转速为600～750rpm），由于车身共振车身本身起振动放大器作用，此时要降低车辆的振动极为困难，为此对对前置前驱车，要求车身一阶弯曲模态设计在30Hz以上，经验证车身一节弯曲模态达成30Hz以上，车辆的怠速振动基本得以彻底解决。
如果在开发初期车身骨架设计得不合理，车身一阶弯曲模态很难达到30Hz，若想通过加强车身的措施来提升其一阶弯曲模态的话，即使如今应用了仿真分析技术，车身将至少增加几十公斤的质量，以此车身骨架的初期设计极为关键。
下图是两个一阶弯曲模态不同的车身振动传递函数，可见弯曲共振频率点的振动相差很大。其中，一阶弯曲模态为22Hz的车身的振动传递函数在20～30Hz（发动机怠速转速）范围内存在明显的峰值；而一阶弯曲模态高于30Hz的车身其振动传递函数在此范围内并未出现明显峰值。
为了确保车身刚度和共振频率，车身骨架的截面和连接刚度很重要。如下图所示，如果车身纵梁的一部分有凹陷，会导致车身骨架的刚度大幅降低，即使采取一定的加强手段，也不能提升其在发动机的激励力范围内的共振频率。
- 怠速时，车身、地板、座椅、方向盘等有振动感。
- 有时发生低频轰鸣声，此时人能感觉到强烈的压迫耳膜的不适感。
- 振动和噪音的大小随着发动机怠速转速及负荷的变化而变化（空调ON→OFF，A/T车N档→D档等变化时）。
3.怠速振动实测示例
4.设计要点
怠速振动、怠速轰鸣音的激励力（基本阶次）主要是由发动机的排气量，压缩比以及往复惯性质量等决定，这些因素是怠速振动与怠速轰鸣声的设计前提条件和关键点。在设定怠速转速（激励力的频率范围）时，不仅要考虑动力总成系统的燃油经济性，还要结合平台规划以及发动机悬置的位置形式加以综合考虑，此外，怠速时发动机振动主要是由发动机转速不稳引起的，因此有必要在燃烧系统方面采取相应措施。
发动机悬置刚度越低，对怠速振动越有利。但是由于发动机悬置中橡胶部件还要承受200kg～300kg的动力总成系统的质量以及驱动扭矩的反作用力，受到耐久性、发动机的摇动量以及乘坐舒适性等因素的制约，因此降低发动机悬置刚度来改善怠速振动与怠速轰鸣声是有限度的，为此，特别是4汽缸发动机，发动机悬置的位置布置极其重要。
在设定怠速转速时，一般设计成发动机以惯性主轴为中心向（roll方向）振动。越靠近主轴中心其振动级就越小，因此最佳方案是将主悬置设计在中心轴附近，也就是说在激励力振动节点处设定支撑点。如果发动机悬置的布置设计失败，开发后期想从力学上进行改善几乎是不可能的，因此开发初期的悬置设计至关重要。
下面左图是发动机悬置布置示意图，图中列举了2个布置案例（示例1、示例2），其中最佳布置方案是左右悬置布置在发动机惯性主轴上。下面右图为发动机振动示意图。
下图是上面两种发动机悬置位置（示例1、示例2）时车内地板的振动的计算结果。示例2中发动机悬置的位置仅偏移了50mm，但地板振动大幅度地恶化，由此可见发动机悬置位置的设计非常重要。
此外，对于怠速振动，不仅仅发动机悬置影响大，悬置设计重要，车身骨架的设计也很重要。如果轿车车身骨架一阶弯曲模态为20～25Hz，介于发动机激励力的频率范围内（4汽缸汽车怠速转速为600～750rpm），由于车身共振车身本身起振动放大器作用，此时要降低车辆的振动极为困难，为此对对前置前驱车，要求车身一阶弯曲模态设计在30Hz以上，经验证车身一节弯曲模态达成30Hz以上，车辆的怠速振动基本得以彻底解决。
如果在开发初期车身骨架设计得不合理，车身一阶弯曲模态很难达到30Hz，若想通过加强车身的措施来提升其一阶弯曲模态的话，即使如今应用了仿真分析技术，车身将至少增加几十公斤的质量，以此车身骨架的初期设计极为关键。
下图是两个一阶弯曲模态不同的车身振动传递函数，可见弯曲共振频率点的振动相差很大。其中，一阶弯曲模态为22Hz的车身的振动传递函数在20～30Hz（发动机怠速转速）范围内存在明显的峰值；而一阶弯曲模态高于30Hz的车身其振动传递函数在此范围内并未出现明显峰值。
为了确保车身刚度和共振频率，车身骨架的截面和连接刚度很重要。如下图所示，如果车身纵梁的一部分有凹陷，会导致车身骨架的刚度大幅降低，即使采取一定的加强手段，也不能提升其在发动机的激励力范围内的共振频率。
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