汽车噪声和振动问题研讨
来源:用户上传
作者: 孟凡龙
[摘 要]本文首先就汽车故障诊断中难以准确检测和维修诊断的噪声与振动故障现象进行了研究，分析了噪声和振动产生的主要原因，然后就噪声与振动故障诊断检修的一般方法与措施进行了详细的研讨。提出了自己的观点和看法，可供参考。
[关键词]噪声； 振动； 故障； 诊断
中图分类号：U472 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）42-0138-01
一、前言
随着汽车故障诊断要求的不断提高，研究其噪声和振动问题凸显出重要意义。该项课题的研究，将会更好地提升对汽车噪声和振动问题的认识程度，从而通过合理化措施对其进行优化解决。本文从概述噪声和振动问题相关内容着手本课题的研究。
二、概述
汽车是企业生产、人们生活以及商业运行必不可少的交通工具，汽车各个零部件的高效、安全运转能够促进运输的高效安全进行，为人们的生活提供交通便利。相反，如果汽车零部件或者重要设备出现问题，那么则会影响汽车的安全。稳定运行，甚至会产生故障，其中故障性振动就是一大问题，为了有效解除这些故障首先就要明确振动产生原因，以及对应的故障排除方法与解决措施。汽车故障性类型多种多样，其中振动是非常常见也是危害较大的故障类型，会影响汽车的安全行驶，同时也会为乘坐人员带来危险感，汽车振动状况多种多样，对应的原因也各不相同，为了能够有效解除振动，就要深入分析振动产生的原因，根据振动类型、振动状况来判断问题产生的源头，进而探究问题解决的方法和策略。
三、汽车噪声和振动产生的主要原因
1.噪声原因分析
产生汽车噪声的主要因素是空气动力、机械传动、电磁三部分。从结构上可分为发动机（即燃烧噪声），底盘噪声（即传动系噪声、各部件的连接配合引起的噪声），电器设备噪声（冷却风扇噪声、汽车发电机噪声），车身噪声（如车身结构、造型及附件的安装不合理引起的噪声）。其中发动机噪声占汽车噪声的二分之一以上，包括进气噪声和本体噪声（如发动机振动，配气轴的转动，进、排气门开关等引起的噪声）。因此发动机的减振、降噪成为汽车噪声控制的关键。
此外，汽车轮胎在高速行驶时，也会引起较大的噪声。这是由于轮胎在地面流动时，位于花纹槽中的空气被地面挤出与重新吸入过程所引起的泵气声，以及轮胎花纹与路面的撞击声。
2.汽车振动产生的主要原因
（一）发动机运转引起的振动
由于发动机运转时，曲轴转矩的变化，引起旋转部件的不平衡，产生振动。4缸发动机曲轴每转1圈，就会产生2次转矩变化；6缸的发动机曲轴每转动1圈，会产生3次转矩的变化。这种转矩变化产生于不同的方向，所以不同方向的转矩变化越多就越容易对振动产生抵消和衰减。因此，6缸机的稳定性优于4缸机。特别是采用V型布置的发动机，发动机的稳定性更为出色。
（二）不平衡的旋转件引起的振动
简单地说，由于部件的旋转中心产生了偏移，从而产生了这类振动。该类振动包括静态和动态。我们可以这样去理解：静态的平衡是指发生在一个平面内的，动态的平衡是指发生在不同平面内的。离心力是随着转速的增加而上升的，因此一个微小的不平衡随着转速的增加，会产生很大的不平衡，因此我们在检查振动故障时，就不得不考虑转速带来的巨大影响。例如，当一个直径20cm的车轮有60g的不平衡，在1200r/min时将会产生186N的不平衡力。
（三）万向节传动角度引起的振动
传统万向节有不等速传动的特性，并且动力传递角度越大，产生的不平稳传动就越大。车辆在行驶过程中，由于万向节传递角度随着道路状况的变化而变化，从而导致了车辆振动的发生。现代汽车，随着等速万向节的使用，这类振动发生的可能性大大降低，这里就不作详细的阐述。
（四）轮胎不均匀引起的振动
轮毂和轮胎的不均匀和失圆，会直接导致车轮在行驶中径向力和轴向力的不断变化，从而引起车身的振动。所以在诊断这类问题时，不能忽略对轮胎、轮毂失圆和不均匀性的检查。
四、噪声与振动故障诊断检修的一般方法与措施
1.生产制造时的降噪措施
生产制造时降噪的关键是需要材料的质量好，生产工艺科学合理，安装质量高。发动机的各种噪声中，最主要的是表面辐射噪声，降噪的关键是减小表面振动，降噪方法是增加发动机结构刚度和阻尼。由于轮胎噪声主要来自于轮胎振动和泵气效应，所以通过改进轮胎结构、胎面形式，选用高阻尼材料，调整轮胎负载平衡等措施可以降低轮胎噪声。为了防止轮胎噪声和发动机噪声窜入车厢，应提高车厢结构的密封性。此外在车身钢板上贴合高效的减振材料是很好的车内减振方式，可以强化车体强度，降低共振频点，从而减小车内噪声。
2.进入运行后的降噪措施
（一）被动控制
噪声被动控制可以通过以下两个途径实现：一是减弱或者消除噪声源，二是隔绝声源和振源与车身间的传递路径。首先，可以通过以下方法减弱噪声源：a.对发声部件和振动部件分别采用消声器和减震器；b.采用改进的密封元件，消除泄漏气流的间隙；c.通过改进车身尺寸和形状，避免产生空腔共鸣。其次，可以使用一些具有弹性和阻尼的材料来改善振源和车身之间的传递关系以此来减弱行驶中由车外传入车内的噪声：a.隔声：在不同部位合理组合吸声防振材料构成车室隔声结构；b.防振：一方面可以通过适当悬置、选用隔振材料和采取防共振措施来避免发动机、悬架、传动系及轮胎振动传入车内，另一方面要保证地板等大面积钣金件刚度足够，提高外覆盖件的拉延强度；c.吸声：为了有效减小车内噪声，可以在车室壁板上采用吸声材料，能有效地降低车室混响作用。
（二）主动控制
汽车在运行中的降噪主动控制主要是运用重叠声场相互干涉的原理。把压电元件嵌入车身结构，传感器能够检测到车身振动并反馈信号给ECU，电信号经过控制算法计算处理后生成相应的控制信号并经过功率放大，驱动驱动器使车身结构产生应变以改变其动态阻尼，从而实现对车身振动的主动控制。所以通过创建在振幅和频率上与初级振动大小相同而方向相反的反向声场，使之与原声场重叠，即可消除发动机的振动，从而抑制车内辐射噪声。
3.主动悬架
为了克服传统被动悬架其特性参数不能随车辆运行工况及激励变化而进行调节的缺陷，近些年来提出了主动悬架的概念。车辆主动悬架系统一般可分为主动悬架和半主动悬架，主动悬架系统通常由测量系统、执行机构、反馈控制系统和能源系统组成，这些系统单元共同组成一个闭环控制系统，由传感器检测出振动模式，经数据处理后，由CPU发出指令，控制执行机构的输出，以此来改变车体的运动状态，从而达到减振的目的。相比于被动悬架，自适应性强是主动悬架的最大优点，它的动态特性可以在汽车运行中任意变更和调整，以满足不同的要求，具有比较良好的减振效果。
五、结束语
通过对汽车噪声和振动问题的相关研究，我们可以发现，要想更好地识别及排除汽车噪声和振动问题，有关人员应该从汽车故障诊断的客观实际要求出发，充分利用既有优势条件，研究制定最为符合实际的问题解决策略。
参考文献
[1] 邢世凯，闻德生，潘景，吕世君.轿车内减振降噪控制方法的研究[J].噪声与振动控制.2013（04）：26-28.
[2] 林逸，马天飞，姚为民，张建伟.汽车NVH特性研究综述[J].汽车工程.2012（03）：177-182.
[3] 陈心昭.噪声源识别技术的进展[J].合肥工业大学学报.2012（05）：609-614.
转载注明来源:https://www.xzbu.com/1/view-7313534.htm
