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考虑NVH性能的汽车轻量化
2018-07-18 15:04:23· 来源：东方汽车网
在汽车轻量化时，零部件材料、结构或制造工艺过程的改变会对整车的某些性能产生明显影响，如NVH性能、被动安全性能、零部件的制造加工性能等。随着汽车的不断普及，消费者对汽车的舒适性要求越来越高，其中作为顾客可直观感受的汽车NVH性能备受顾客和汽车厂商的关注。
在汽车轻量化时，零部件材料、结构或制造工艺过程的改变会对整车的某些性能产生明显影响，如NVH性能、被动安全性能、零部件的制造加工性能等。随着汽车的不断普及，消费者对汽车的舒适性要求越来越高，其中作为顾客可直观感受的汽车NVH性能备受顾客和汽车厂商的关注。
在世界著名的汽车质量评估机构J.D.Power评估汽车质量性能指标中，近1/3的质量指标与汽车NVH性能相关。因此，在研发过程中如何提升整车NVH性能同样也是值得研究的重要课题。
汽车NVH性能与轻量化在某种程度上存在一定的矛盾，对同一种车型来说，一般汽车越重，NVH性能越好。在汽车轻量化过程中，必须考虑到它对汽车NVH性能的影响，确保在轻量化的同时，保证并提升汽车的NVH性能。
国内研究方面，中国汽车工程研究院利用频谱分析技术对某乘用车的加速噪声过高和某商用车驾驶室异常振动问题进行诊断和改进，研究结果验证了频谱分析在车辆NVH故障诊断中的有效性和准确性。
同济大学通过提高白车身的主要阶次模态频率，使结构加强后的白车身的振动减小，噪声降低，NVH性能明显提高。
还有集美大学机械工程学院通过研究发现，动力总成悬置系统NVH性能主要集中在竖直和绕曲轴转动这两个方向上，对乘员的舒适性有较大影响，使用能量解耦法对动力总成悬置系统进行改进，可提高动力总成NVH性能及乘坐的舒适性。
国外研究方面，美国密歇根大学和密西西比州立大学基于Monte Carlo法对车辆NVH性能进行鲁棒性设计，发现设计公差、材料特性、制造误差等因素都会造成车辆NVH性能的变化，同时驱动系统、轮胎及其它旋转和驱动部件的不平衡、磨损以及一致性问题都将引起严重的NVH问题。
韩国国民大学基于幂次定律建立了汽车内部噪声模型，通过该模型判断出引起汽车内部噪声的关键部件和特定参数，并对这些部件或参数进行优化，使汽车的内部噪声得到了明显的降低。
法国里昂大学对盘形制动系统的NVH性能进行了研究，通过仿真和试验验证，发现制动系统的阻尼均匀分布可以降低产生尖叫的可能性。
汽车NVH问题涉及汽车的多个子系统以及各子系统之间的匹配关系，是实现汽车轻量化的一个重要约束，国内很多汽车厂家，都缺乏一套系统的、与NVH性能相关的开发流程及数据库。要实现汽车轻量化，必须通过建立一套系统的NVH性能开发流程及其相关的数据库(包括整车、各个子系统及零部件的NVH性能指标等)，确保轻量化的同时不影响整车NVH性能。
结语
汽车轻量化是一个涉及技术领域广，影响因素多的系统工程，是汽车厂商综合技术实力的一个重要标志。目前，我国汽车轻量化技术存在的问题主要有以下几点：
(1) 国内汽车厂商已比较重视轻量化新材料在汽车轻量化中的作用，但材料替代的相应研究及技术都不如国外成熟，主要原因是针对新材料本身的应用研究及相应的成形技术、连接技术等还不够深入和完善。
(2) 国内轻量化新工艺在汽车制造中所占的比重、相应的研究投入及实践探索方面还远落后于国外汽车厂商。
(3) 轻量化结构设计方面，与国外相比仍有一定差距，主要表现在结构优化和零部件的设计水平不高，在结构设计中往往只关注局部，不能合理设计部件的整体结构。国内厂商需在理论及应用研究方面做出进一步的突破和创新。
(4) 兼顾NVH等性能方面的汽车轻量化，是从一个更大的系统进行考虑，考验汽车厂商的综合轻量化实力。这要求汽车厂商必须建立一套系统的轻量化开发流程及相关的数据库，确保轻量化的同时不影响整车NVH性能，而国内厂商在这方面的研究明显不足。
在安全、节能、环保等法规的推动下，预计未来汽车轻量化技术将朝着以下方向发展：
(1) 将轻量化技术更深入地融入汽车开发设计阶段，随着轻量化整体技术的发展及推动，整车构造的设计理念将发生根本性的变化。
(2) 更多轻量化新材料，如复合材料的应用，将推动成形技术、连接技术的发展及应用；复合材料等新型材料将逐渐替代钢板，在汽车制造中的比重将越来越大；同时，轻量化新材料的多样化将进一步推动“多材料混合车身”的发展。
(3) 随着轻量化技术的发展，各汽车厂商将逐步形成具有各自特色的轻量化设计平台及相应的数据库，同时整车及零部件设计的地位将越来越明显。
作者：南京依维柯汽车有限公司蔡明、胡巧声以及同济大学机械与能源工程学院温媛媛
在世界著名的汽车质量评估机构J.D.Power评估汽车质量性能指标中，近1/3的质量指标与汽车NVH性能相关。因此，在研发过程中如何提升整车NVH性能同样也是值得研究的重要课题。
汽车NVH性能与轻量化在某种程度上存在一定的矛盾，对同一种车型来说，一般汽车越重，NVH性能越好。在汽车轻量化过程中，必须考虑到它对汽车NVH性能的影响，确保在轻量化的同时，保证并提升汽车的NVH性能。
国内研究方面，中国汽车工程研究院利用频谱分析技术对某乘用车的加速噪声过高和某商用车驾驶室异常振动问题进行诊断和改进，研究结果验证了频谱分析在车辆NVH故障诊断中的有效性和准确性。
同济大学通过提高白车身的主要阶次模态频率，使结构加强后的白车身的振动减小，噪声降低，NVH性能明显提高。
还有集美大学机械工程学院通过研究发现，动力总成悬置系统NVH性能主要集中在竖直和绕曲轴转动这两个方向上，对乘员的舒适性有较大影响，使用能量解耦法对动力总成悬置系统进行改进，可提高动力总成NVH性能及乘坐的舒适性。
国外研究方面，美国密歇根大学和密西西比州立大学基于Monte Carlo法对车辆NVH性能进行鲁棒性设计，发现设计公差、材料特性、制造误差等因素都会造成车辆NVH性能的变化，同时驱动系统、轮胎及其它旋转和驱动部件的不平衡、磨损以及一致性问题都将引起严重的NVH问题。
韩国国民大学基于幂次定律建立了汽车内部噪声模型，通过该模型判断出引起汽车内部噪声的关键部件和特定参数，并对这些部件或参数进行优化，使汽车的内部噪声得到了明显的降低。
法国里昂大学对盘形制动系统的NVH性能进行了研究，通过仿真和试验验证，发现制动系统的阻尼均匀分布可以降低产生尖叫的可能性。
汽车NVH问题涉及汽车的多个子系统以及各子系统之间的匹配关系，是实现汽车轻量化的一个重要约束，国内很多汽车厂家，都缺乏一套系统的、与NVH性能相关的开发流程及数据库。要实现汽车轻量化，必须通过建立一套系统的NVH性能开发流程及其相关的数据库(包括整车、各个子系统及零部件的NVH性能指标等)，确保轻量化的同时不影响整车NVH性能。
结语
汽车轻量化是一个涉及技术领域广，影响因素多的系统工程，是汽车厂商综合技术实力的一个重要标志。目前，我国汽车轻量化技术存在的问题主要有以下几点：
(1) 国内汽车厂商已比较重视轻量化新材料在汽车轻量化中的作用，但材料替代的相应研究及技术都不如国外成熟，主要原因是针对新材料本身的应用研究及相应的成形技术、连接技术等还不够深入和完善。
(2) 国内轻量化新工艺在汽车制造中所占的比重、相应的研究投入及实践探索方面还远落后于国外汽车厂商。
(3) 轻量化结构设计方面，与国外相比仍有一定差距，主要表现在结构优化和零部件的设计水平不高，在结构设计中往往只关注局部，不能合理设计部件的整体结构。国内厂商需在理论及应用研究方面做出进一步的突破和创新。
(4) 兼顾NVH等性能方面的汽车轻量化，是从一个更大的系统进行考虑，考验汽车厂商的综合轻量化实力。这要求汽车厂商必须建立一套系统的轻量化开发流程及相关的数据库，确保轻量化的同时不影响整车NVH性能，而国内厂商在这方面的研究明显不足。
在安全、节能、环保等法规的推动下，预计未来汽车轻量化技术将朝着以下方向发展：
(1) 将轻量化技术更深入地融入汽车开发设计阶段，随着轻量化整体技术的发展及推动，整车构造的设计理念将发生根本性的变化。
(2) 更多轻量化新材料，如复合材料的应用，将推动成形技术、连接技术的发展及应用；复合材料等新型材料将逐渐替代钢板，在汽车制造中的比重将越来越大；同时，轻量化新材料的多样化将进一步推动“多材料混合车身”的发展。
(3) 随着轻量化技术的发展，各汽车厂商将逐步形成具有各自特色的轻量化设计平台及相应的数据库，同时整车及零部件设计的地位将越来越明显。
作者：南京依维柯汽车有限公司蔡明、胡巧声以及同济大学机械与能源工程学院温媛媛
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