第七章车辆的噪声及车身(1)

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1、第七章 车辆的噪声及车身结构的减噪控制71 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

2、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：。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，空气中的声速为C，则：声强： =P2（C） 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=1lg（I/I) （A）(SIL） I-比较标准，I0= w/m2。声压声压级： A2g(P/0），P0-比较基准，0=2105 Pa；（L） 声压,P.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

3、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10z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(SO)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。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40pon(口方）纯音的响应,它使接收信号通过时，其中低频(100HZ以下）部分有较大衰减。因特性具有得出的测定值和主观评价是完全对应的，

4、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（Stevns)响度级等效噪声法用502000Hz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(PercivedNise Level，NL)由贝拉利克,克鲁特（Krytev）等人提出的评价指数，用PN分贝为单位来表示。所谓某声的PL，即指感受到和该声具有相同厌烦程度和基准声（9101090Hz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

5、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: 70B(A）满足语言交谈清晰度要求.前苏联 轿 车: 78d(）; 大客车： 市内82B（A)，游览和长途80B(A）； 货车、客货两用、汽车列车：82dB（).中 国 大客车:城市客车车长6m以下，d（A）； 城市、长途-车长m以上，82dB（A)； 游览客车汽油7（）,柴油78(A）.7-2 车身的声响特性与消音原理一、车内噪声产生的机理在汽车行驶中,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.车内噪声的分类 按其成因大致可分为三类:空气

6、动力性噪声由气体振动产生。包括：车身外传入的噪声:如发动机及工作噪声、排气噪声、传动系噪声等。主要通过前（后）围板及地板传入车室。此外还有周围的环境噪声。风噪声：车身缝隙的风啸声和冷暖风通风口的风噪声。频率在200Hz左右的高频，人耳对其特别敏感。 机械性噪声-固体振动产生.如身构件、车内设备、车身板件等的振动.车身受到振动激励后会产生车身总体的弯曲运动、扭转振动或各种振动的复合形式；振动激励引起板件或结构产生局部的振动,当发生共振时产生的低频噪声最不易消除。由于机械的撞击、摩擦以及交变载荷的作用,车室内设备(如空调设备等）的运动部件,以及车身结构连接件都会产生振动和引起车内的噪声，都是机械噪

7、声源。 空腔共鸣车室是由地板、前后围、侧围、顶盖等包围起来的空间。当车身振动产生的声波遇到障碍物反射回来，频率正好与原来声波相同时，会产生二次激励，引起结构的振动形成噪声，称为空腔(车厢）共鸣。车身作为共鸣箱对低频声作用尤其明显。对于轿车，共鸣箱有两个:一是车厢，一是行李箱,两者互相影响。资料表明：轿 车 一阶共鸣频率常在790Hz， 二阶常在3060Hz;中小型客车 在90Hz、150H左右容易形成中速 振动共鸣音。三、降低振动共鸣音的基本措施车室钣件的振动型式：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; 局部钣的膜振动对高速振动共鸣音有影响

8、,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。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。 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。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

9、较低）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.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.调整振型使音场波形和振动波形相适应振动共鸣音。除外,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

10、。.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(500z以上）减少噪声传播的主要方法: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

11、较严格的隔音措施。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. 结构阻尼的效果对比 消声器处的阻尼处理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: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500H以上的

12、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：)各种操纵杆件所必须的孔； ）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

13、决。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5mm厚的海棉，表面贴附一层化纤织物或带孔（穿孔面积225）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。常用多孔吸音材料的使用情况主要种类常用材料实例使用情况纤维材料有机纤维材料动物纤维：毛毡价格昂贵，使用较少植物纤维：麻绒、海草、椰子丝防火、防潮性能差,原料来源丰富价低无机纤维材料玻璃纤维：中粗棉、超细棉、玻璃棉毡吸声性能好，保温隔热，不自燃，防腐防潮，但松散纤维易污染环境，需做好护面层或加工成制

14、品。矿渣棉:散棉、矿棉粘吸声性能好，不燃，耐腐蚀，但性脆易折断成粉末,污染环境施工扎手.纤维材料制品软质木纤维板、矿棉吸声板、岩棉吸声板、玻璃棉吸声板、木丝板、甘蔗等装配式施工，多用内侧板、顶板和前后围内板及地板。 蜂窝 材料聚氨脂海棉PU及其与铝箔和无纺布的复合材料装配式施工,多用前或后发动机机舱、不自燃，但易吸水。 泡沫 材料聚氨脂发泡聚氨脂泡沫塑料、尿醛泡沫塑料吸声性能不稳定,吸声系数用前要实测73 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

15、 水器的干扰气流噪声等)。措施：严格屏蔽噪声源-堵住噪声的传递通道; 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。 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

16、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1000HZ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1030HZ，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11，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辅助发动机的工作噪

17、声-燃烧噪声和排气噪声。主要噪声成分约 6H-通过检查孔、窗框等传入车室.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300z通过检查孔或窗框等传 入车内。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） 增加辅助发动机和车顶蒸发冷凝设备处骨架的刚性，减少振

18、动及由振动引起地板或车顶振动而传入车内的噪声。制冷设备低速运转时地板面的振动见图。一般：高速运转，主要噪声成分为30H的冷凝器噪声; 低速运转，主要噪声成分为4Hz的辅助发动机噪声。制冷设备的车外噪声的频谱分析见图。研究表明,车身对制冷机噪声的减音效果不显著,在冷凝器一侧的车身外板通风孔贴泡沫和安装百叶窗等几乎都无效。2。暖风装置引起的车室噪声客车用的暖风装置有多种型式，不同的暖风装置产生的噪声不同。以下述三种为例：燃烧式暖风装置产生的车内噪声因安装于车身地板下,对车身噪声影响很小.但回风口处(吸入车内空气-内循环)将会产生气流吸入噪声。最严重点在吸入口正上方，此处座椅上乘客耳朵附近的噪声值有

19、6 ho（A）。风扇水箱风道降噪材料结构图目前，采用在吸入口贴泡沫材料的方法来降低该噪声，但效果不很明显。可综合采用吸音材料、扩大吸入口面积、设计消音式回风口等措施来解决。水暖式暖风装置产生的车内噪声该装置本体一般安装在车内，噪声会直接进入乘员耳朵.如室内装个水暖式总成的旅游客车，在通道1米高处的噪声值有6061Ph（A)。该装置产生的噪声主要是水流噪声和水泵工作噪声。对于燃烧预热式暖风装置-靠燃油加热水，因该装置装于地板下,工作时助燃风扇、燃烧排气噪声等也会通过地板传入车内。采用降低装置工作噪声和加强地板隔音等措施解决。除霜器总成噪声主要成分：散热片间的风摩擦噪声； 风机噪声； 喷口的风流噪

20、声； 风流与风窗间的摩擦噪声。措施：1对除霜器屏蔽和消音用屏蔽层将整个除霜器屏蔽起来。 单独形成一个密封舱。 对除霜气流经过的管道采取彻底的消音措施； 采用新型自动除霜玻璃-镀膜离子玻璃。该膜导电，且产 生的热量较大，可通电除霜，省去了除霜装置。五、地板的消音地板是车室隔音的主要屏障，为增强地板隔音、消音效果，较实用的措施有：1使用双层或多种结构地板；2特别注意地板上检修盖的密封性,保证周围缝隙均被可靠的密封 上、下边缘都应有密封条;3检修门应安装固定牢靠不允许行驶中振响;4注意地板和车身侧围接合部的密封;5对轮拱处应采取隔音措施,降低车轮和悬架噪声传入室内。六、车门及踏步区的消音客车踏步区的

21、消音是最容易被忽略的地方,因此也成为底盘噪声-道路、车轮、悬架等噪声传播的主要通道之一.隔音措施主要有:采用刚性夹层结构-如塑料板材、竹编板、木板组合；在踏步的所有外表面贴覆隔音层;3踏板的转折接头处及车门下部不应有缝隙；4门泵、气管等在踏步处的开孔应采取强有力的密封措施。七、发动机舱顶、壁的隔音发动机是汽车最大的噪声源，必须采取严格的隔音措施，防止噪声渗透进车室内。常用措施有：1舱顶内侧贴覆重质材料或夹层材料；舱左、右侧及舱门贴覆吸音材料;3在舱顶及左、右较大表面，最后贴覆带孔金属板，其孔洞面积应不 小于整块面积的25;4顶壁外侧贴覆吸音层-由中间夹以泡沫塑料的毛毡构成；5对顶壁应采用有效的密封措施，杜绝各种贯穿孔及缝隙;6所有材料必须具有隔热性和耐火性。客车发动机舱的典型隔音结构见图。六、车身设计中的细部处理文中如有不足，请您见谅！15 / 15