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1、1第七章 车辆的噪声及车身结构的减噪控制7-1 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
2、指标噪声不受欢迎的声音总称 妨 碍 注 意 力 集 中 妨 碍 谈 话音 色 不 悦 耳 影 响 休 息 和 工 作很 大 的 声 音 目前，尚无十分完善的评价指数。可供参考的有如下几种：车 内 噪 声车 身悬 架 、 各 种 防 振 橡 胶 件直 接 传 入 车 内上 述 噪 声 所 起 作 用 十 分 复 杂态 各 异 。听 的 人 的 习 惯 和 心 理 状噪 声 的 种 类 不 同 ；评 价 的 目 的 不 同 ；探 讨 问 题 的 环 境 不 同 ； 因：21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
3、：声强： I=P 2/（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=10lg（I/I 0） dB（A）（SIL） I 0比较标准，I 0=10-12 w/m2。2声压声压级： A=20lg（P/P 0） ， P 0比较基准，P 0=210-5 Pa；（SPL） P声压，P a。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 ）
4、 。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。3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 5
5、002000Hz 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（Perceived Noise Level，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（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：88
6、dB（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） ；4城市、长途车长 6m 以上，82dB（A） ；游览客车汽油75dB（A） ，柴油78dB（A） 。57-2 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 能 级 高 以 下频 率 低 Hz30振动共鸣音与 密 切 相 关车 身 钣 件 的 振 动车 室 声 响 特 性产生机理、
7、原因与汽车的很多部件有关，如下：1.车内噪声的分类 按其成因大致可分为三类： 空气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2000Hz 左右的高频，人耳对其特别敏感。 振 动 共 鸣 音 共 鸣 现 象骨 架 振 动车 身 振 动 车 身 结 构胶橡振防其 它排 气 系 统后 悬 架驱 动 系 统振 动 传 统 系 统其 它轮 胎 不 均 匀传 动 轴 不 平 衡点 火 爆 发 力 矩曲 轴 旋 转 2次 不 平 衡激 振 力
8、进排气噪声6 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
9、，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：7轿 车 一阶共鸣频率常在 7090Hz，二阶常在 130160Hz；中小型客车 在 90Hz、150Hz 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1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，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；
10、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（骨架刚度较低） 车 骨 架 刚 度 。加 大 骨 架 断 面 ， 提 高 整加 固 弯 曲 大 的 部 位 ；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8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
11、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： 防 止 噪 声 扩 散消 除 或 屏 蔽 噪 声 源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
12、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。9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：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。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
13、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。10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
14、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。11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
15、用 35mm 厚的海棉，表面贴附一层化纤织物或带孔（穿孔面积 2025%）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。12常用多孔吸音材料的使用情况主要种类 常用材料实例 使用情况动物纤维：毛毡 价格昂贵，使用较少有机纤维材料 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品。无机纤维材料矿渣棉：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，
