车辆的噪声及车身.docx

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车辆的噪声及车身

第六章车辆的噪声及车身结构的减噪控制

§6-1汽车噪声的声源及评价指数

一、汽车噪声的种类——主要声源

道路噪声——路面构造、轮胎构造引起车轴、悬架、车身壳体的振动。

气流噪声——车身外形，车外凸出物，车窗密封等。

附件噪声——主要是冷、暖气装置工作噪声；

发动机噪声——由进排气管系、冷却风扇、配气机构、附件、缸体、

曲轴等的振动产生，大小与其振动、声响特性、缸内

燃烧压力变动特性有关；

传动系振动噪声——扭矩变化、旋转部件不平衡、传动系复合共振、

齿轮松动等有关；

齿轮啮合噪声——与齿轮及轴的构造、加工精度、齿轮箱振动、扭矩

变化、传动轴振动等有关。

汽车噪声包括很多复杂的声源和振动传递系统，因此使噪声控制变得十分困难。

二、噪声的量度及评价指标

因：

噪声——不受欢迎的声音总称—

目前，尚无十分完善的评价指数。

可供参考的有如下几种：

1．声强级和响度级

1°声强——单位时间内垂直通过单位面积的声能

对平面声波，设声强为I，声压为P，空气密度为ρ，空气中的声速为C，则：

声强：

I=P2/（ρC）

因耳杂听到的声强范围非常广，上述公式算出的值太大，使用不便，采用dB（分贝）计量单位表示。

一般用下式：

声强级：

A=10·lg（I/I0）dB（A）

（SIL）I0——比较标准，I0=10-12w/m2。

2°声压

声压级：

A=20lg（P/P0），P0——比较基准，P0=2×10-5Pa；

（SPL）P——声压，Pa。

3°响度

耳朵的感觉因频率而异。

强度级相同，而频率不同，耳朵听到的声音响度感觉也不同。

将听到的同样响度的声音用同一数值表示时，其单位可以采用响度级——即任意声音的响度级可用与之响度相同的1000Hz纯音的强度级来表示，单位用phon（口方）。

等响度曲线已被国际标准化组织（ISO）所采用，是声级计等声学仪器的设计标准。

等响度曲线中，每条声压（纵座标）～频率（横座标）曲线上的数值就是各频率纯音的响度级别。

4°声级计的特性

声级计——广泛使用的一种测量噪声的仪器。

声级计从听觉补偿的意义上规定了A、B、C三个特性（计数网络），其与上述噪声评价指数在各方面相互对应。

·计权网络A

模拟人耳对40phon（口方）纯音的响应，它使接收信号通过时，其中低频（1000HZ以下）部分有较大衰减。

因A特性具有得出的测定值和主观评价是完全对应的，且使用简便，无需进行频谱分析的特点，应用最为广泛。

·史蒂文斯（Stevens）响度级——等效噪声法

用500～2000Hz的带式噪声作为基准声，并将基准声和倍频带噪声相比较。

要得出带噪声的响度级，可将人们听到的与之同样大小的基准声和1000Hz的纯音加以比较，即可间接求出。

·感觉噪声级（PerceivedNoiseLevel，PNL）

由贝拉利克，克鲁特（Krytev）等人提出的评价指数，用PNL分贝为单位来表示。

所谓某声的PNL，即指感受到和该声具有相同厌烦程度和基准声（910～1090Hz的带噪声）的声压级。

据报道，在美国进行的对于汽车通过时噪声的评价中，证明PNL与主观评价非常相近。

有关噪声的评价指数的详细内容，可参阅教材和相关资料。

三、车内的噪声限值

美国货车驾驶室内：

≯88dB（A）—保护听力不受损害；

轿车：

≯70dB（A）—满足语言交谈清晰度要求。

前苏联轿车：

≯78dB（A）；

大客车：

市内≯82dB（A），游览和长途≯80dB（A）；

货车、客货两用、汽车列车：

≯82dB（A）。

中国大客车：

城市客车—车长6m以下，≯78dB（A）；

城市、长途—车长6m以上，≯82dB（A）；

游览客车—汽油≯75dB（A），柴油≯78dB（A）。

§6-2车身的声响特性与消音原理

一、声响特性——振动共鸣

在汽车行驶中，车室内将产生振动共鸣音。

特点

振动共鸣音与

产生机理、原因与汽车的很多部件有关，如下：

进排气噪声

二、车室内的空腔共鸣现象

车室——由地板、前后围、侧围、顶盖等包围起来的空间。

当车室形状一定，在特定的频率范围，具有增强音的共鸣特性。

——车室的空腔共鸣现象。

一般：

中小型客车：

90Hz、150Hz左右容易形成中速振动共鸣音。

车室共鸣发生→音场波形

三、车室钣件的振动

1．型式：

①宽范围的膜振动——形成低、中速振动共鸣音，即除车室

五大片外，还包括地板骨架在内的宽

范围的振动；

②局部钣的膜振动——对高速振动共鸣音有影响，通常在面

对车室的部位发生，容易形成车室振

动共鸣音。

2．降低振动共鸣音的基本措施

车室共鸣音取决于车室形状，降低振动共鸣音的主要途径——降低共鸣音的能级。

①钣件材料的直接制振

采用：

·减震材料或喷涂吸振、吸音材料等；

·将钣件设计有加强筋；

·对钣件加固——如张拉等提高预应力。

缺点：

使重量↑，成本↑。

②移动共振点

如车窗玻璃是车身上较强的振动件，采取措施：

将车窗玻璃用橡胶密封条固定，使之形成一单独振动系统，从而改变其支承刚性，使共振点移动——改变连接方式，减少系统振动强度。

否则，若出现车窗系统的共振特性与车身共振一致的情况，将使振动共鸣音响度↑↑。

③车身整体振动的抑制

若加固扳件而振动共鸣音没有明显降低时——车身骨架振动（骨架刚

度较低）→

④提高着力点的机械阻抗

着力点——承受由驱动系传来的振动输入部位。

——如钢板弹簧座等

提高着力点的机械阻抗—↑着力点附近的刚性→着力点附近的振动↓

→车身整体振动↓。

⑤采用高性能的吸音材料——↓车室共鸣音峰值

如：

·喷涂吸音涂料；

·车室软化处理——既有豪华感，又有吸音作用。

⑥调整振型——使音场波形和振动波形相适应→↓振动共鸣音。

除⑥外，其余方法目前在车身上得到广泛应用。

四、消音原理

消音措施的两个基本出发点：

1．消除或屏蔽噪声源

全世界众多的科技人员对此进行了长期的研究，取得了一定的成绩，但很多问题尚未解决，有待于更广泛深入的研究。

车身方面——改进效果较明显。

声源方面——进展较小，即使采用转子、斯特林、多气门等新型发动机，对声源也仅仅只有较小的改善。

2．噪声传播的衰减

——并不消除噪声源本身，而是使噪声难以传播。

两种方式：

空气传播：

噪声→空气→人耳。

结构传播：

声源发出的振动能量→车身结构→蒙皮钣→发

射到空中→传入人耳。

中、低频噪声——结构传播

高频噪声——空气传播（500Hz以上）

减少噪声传播的主要方法：

①隔振——↓结构传播

声源来源于底盘吸收的振动，振动产生于与之相连的运动部件→车身——因频率范围较宽，总会使部分部件产生共振。

措施：

采用橡胶弹性支承或挠性连接。

要求：

尽可能软，不要有太大的阻尼。

注意：

选择橡胶垫必须考虑隔振和支承（结构）两方面的要求（支承要求硬一些，保持有固定的位置）。

该措施作用有限，有相当一部分振动仍会传到车身，需要对可能吸收振动及产生二次噪声的所有表面采取较严格的隔音措施。

②阻尼——削弱或衰减振动和噪声的传递

常用的处理方法：

——对钢板蒙皮而言

喷涂、胶粘或烘烤一层高损失系数的材料。

主要效果：

·极大地削弱了因蒙皮自振而造成的任何共振现象；

·减少由车身结构传来的振动；

·迅速消除由于冲击而产生的振动噪声。

增加车身各部分连接点处的阻尼，将有很大可能降低由于车身结构所传播的噪声。

③隔音——对提高现代汽车的音响舒适性有很大作用

所谓隔音是通过放入间隔物以减少空气传导的噪声通过，使大部分噪声被隔离，仅有一部分通过。

常用方法：

1°采用材料单一的厚间隔物（隔音材料）；——效果较差

2°采用一种称之为夹心板（Sandwich）的多层板，对500Hz以上的由空气传播的噪声有较显著的效果。

通常由交替重叠的多孔材料及不透孔材料组成。

用单一材料（只有重量间隔）和夹心板的隔音效果比较见图。

由图中可见，其隔音效果的差别较大。

汽车上噪声传播的主要通道——“音响孔”，指隔音性能显著低于其它

部分的地方。

有两种：

a）各种操纵杆件所必须的孔；

b）各块隔音材料之间的缝隙。

如：

·前围板上的孔——指前置发动机汽车前围板上的操纵孔等；

·踏板孔——油门、制动、离合器踏板孔；

·车窗及周围缝隙；

·手制动、变速器、方向机操纵杆孔（包括橡胶防尘套等）。

要求：

1°设计时将车身上的开孔限制到最少；

2°将隔音材料上的开口尺寸缩减到最小；

3°将隔音板间的缝隙减到最小。

——采用大的、整体的、预成

形的隔音板解决。

④吸音——减少声音的反射

在车身内表面覆上一层适当的材料→吸收声波的振动，↓声音的反射。

汽车上一般采用3～5mm厚的海棉，表面贴附一层化纤织物或带孔（穿孔面积20～25%）薄膜或人造革作为吸音材料，以吸收车内中、高频噪声。

发动机仓一般采用多层夹心板且表层为透孔的材料，利用其各层厚度、质量不同进行吸音和隔音——效果较好。

§6-3客车车身的隔音方法及部位

客车上需要隔音的部位很多，可供采用的隔音方法也很多，本节主要介绍部分常用的隔音方法。

一、客车前部的隔音措施

前部噪声来源：

通风窗和行驶干扰气流（包括后视镜的风流噪声、刮

水器的干扰气流噪声等）。

措施：

①严格屏蔽噪声源——堵住噪声的传递通道；

②防止振动噪声产生——·所有管路孔以橡胶圈密封；

·前围内侧覆以大面积泡沫塑料；

·仪表板及风窗下衬泡沫塑料；

·前围内蒙皮贴覆吸音材料。

上述措施的另一作用——隔热保温，改善驾驶工作环境。

注意：

所用材料必须阻燃性好，防止火灾。

——基本原则。

二、车壁的隔音

——采用车壁隔音措施可将空气传播的噪声屏蔽。

要求：

隔音层密实，能防止车壁参与声波引起的振动。

材料：

表面密度较高，内部较疏松，减振性能较好。

常用做法：

·采用多层复合地板——隔离、衰减底盘及道路噪声传入；

·采用具有隔音层、软化层的侧围结构。

地板的隔音结构侧围的隔音

日本富士重工在大客车上采用的几种车壁隔音结构及其隔音特性测量数据见图。

——可供设计参考。

三、进气系统的噪声

——后置发动机客车车顶进气道空气波动气流产生振动→车顶振动，增大室内低频噪声。

图为行驶中的大客车车顶肩部振动的频谱分析。

由试验知，车顶结构的共振频率在100～200HZ之间，而四缸二冲程发动机爆发次数的倍振动频率正好相当于100～130HZ，与进气道共鸣频率相似，容易产生很大的振动共鸣音。

措施：

增加车顶外板和进气通道的刚性→噪声降低1/10，从而使整个

低音域噪声降低，车顶嗡响减弱。

进气道的噪声测量和防振试验见图，由图中可见，效果较为明显。

四、附件的振动

——汽车附属设备的振动噪声。

如制冷设备、暖风装置、通风换气装

置、车用冰箱等。

1．制冷设备产生的室内噪声

①辅助发动机的工作噪声——燃烧噪声和排气噪声。

主要噪声成分约

60Hz——通过检查孔、窗框等传入车室。

②冷凝噪声——冷媒在冷凝器中流动的噪声、风机噪声和气流通过冷

凝器的噪声。

大约300Hz——通过检查孔或窗框等传

入车内。

③风流噪声——车内冷风循环噪声，蒸发器风流噪声、风机噪声——后两种通过出风口、回风口、检查口等传入车室。

降低制冷设备工作噪声的措施：

a）将辅助柴油机换为汽油机；

b）发动机小型化、低噪声化——多缸、四行程、多气门；

c）降低通过热交换器的风速；

d）采用高效、低噪声风机；

e）对辅助发动机舱采用强有力的屏蔽隔音措施；

f）减少地板上的检修孔和缝隙，并采取有力的密封；

g）增加辅助发动机和