汽车车内高频噪声概述和声学包装整改构设

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1、汽车车内高频噪声概述和声学包装整改构设第1章绪论1.1汽车噪声与汽车降噪的意义1.1.1汽车噪声汽车噪声是指汽车在运行中由于发动机内燃烧、各部件振动摩擦、车身与空气摩擦和轮胎与地面摩擦而向车外和车内辐射的声音总和。随着汽车数量增加和人们对安静环境的迫切需求，汽车振动噪声性能也被日益关注。汽车噪声从影响位置上来划分可分为车内噪声和车外噪声。车内噪声直接影响到汽车舒适性、品质和司乘人员健康。车外噪声是城市的主要噪声，约占城市噪声的85.5%[1]。近年来，随着城市人口密度的增大和汽车保有量的不断增加，预计汽车噪声对城市噪声

2、的贡献率还会提高。噪声从频率范围上可以分为低频噪声、中频噪声和高频噪声。低频噪声通常振幅通常较大，主要引起人的振动响应，若频率过于接近人的固有频率会引起恶心、呕吐等晕车症状。中频噪声处于人耳对声强最敏感的频率段，是影响用户对车内噪声响度判断的主要因素，是汽车降噪设计工作要控制的主要噪声频率段[2]。高频噪声的能量虽然在总能量中占比不大，且处于人耳最敏感的频率外，对汽车的乘坐舒适性影响不大，但是长期暴露于高频噪声下会极大地损害听力[3]。出于对健康的关注，越来越多的厂商开始重视高频噪声防治问题。在研究方法上，低频噪声主要

3、采用声固耦合模型有限元分析的方法，直接算出振动响应幅值和相位，进而得出声压级。中频噪声主要采用边界元方法分析研究。高频噪声主要采用统计能量法，通过对各子系统噪声能量的分布以及噪声能量在子系统之间流动现象建模，用能量推导出声压级和动力学响应[4]。在控制方法上，低频噪声主要采用机械隔振的方法控制，例如在噪声源处加上阻尼片，通过结构优化设计调整车身振动模态等。此外，随着汽车电子技术的迅速发展和应用，噪声主动控制装置越来越多地应用于低频噪声的控制中，此类装置通过二级声源发出与噪声源幅值相等相位相反的声波来抵消原噪声，从而有效

4、降低低频噪声[15]。中高频噪声主要采用在传播途径上添加吸声隔声材料的方法加以控制，吸声隔声材料统称为声学包装，它主要由无纺布、泡沫、毛毡等多孔、大阻尼材料组成，通过材料纤维之间的相互摩擦消耗中高频噪声能量，达到吸声隔声目的[5]。本文的主要目的之一是优化轿车的声学包装，使其质量最小并达到最大的吸声隔声效果。1.1.2汽车噪声的危害汽车车外噪声是城市环境噪声的主要。通常能占到环境噪声总量的85.5%[1]。在道路狭窄、高楼林立的中心城区，噪声会在道路两侧建筑物墙面来回反射，显得非常吵闹。从而严重影响居民的工作、休息。长

5、期暴露在噪声环境下会引起头昏、记忆力减退、精神涣散、恶心、头疼、易怒等不良反应。此外，最近的研究发现，噪声与心脑血管疾病、色盲色弱之间也存在相关性[6]。此外，噪声是造成听力损伤的重要因素。在某部门对从事各类工作的126人进行的1项听觉损伤调查中，发现长期暴露于高噪声环境下的人员高频听力损伤人数远高于其他人员[7]。表1.1列出了此项调查的结果，准确地说明了噪声对人听力的损伤。汽车车内噪声是引起驾驶员驾驶疲劳、乘员乘坐不适的重要因素。驾驶员疲劳会分散驾驶员精力，造成安全隐患。乘客乘坐疲劳会引起消费者抱怨，降低消费者购车

6、愿望。同时，汽车噪声也会对司乘人员健康构成重要影响。此外，噪声和高频振动是造成汽车零件机械疲劳的重要因素，直接影响汽车耐久性、可靠性[4]。第2章轿车统计能量分析模型的建立2.1统计能量分析方法的基本概念统计能量法是一种适合预测复杂系统受高频宽带随机激励时的响应的数值计算方法。自从20世纪60年代被提出后，广泛应用于航空航天、机械化工等行业。统计能量方法不像传统方法一样通过系统动力学微分方程计算系统响应，而是采用子系统能量作为中间变量，考虑能量在各个子系统之间的流动，运用能量平衡方程来描述各子系统之间的耦合关系，求出子

7、系统的能量。然后，通过能量计算系统动力学响应或者声学响应，它具有如下的特点[10]：（1）统计能量模型中的各种参数都在时间、空间或者频率上经过了统计平均处理，以使模型能够较快预测复杂系统噪声振动响应。但是，预测的结果是一种平均值，要从统计的意义上去理解。（2）采用能量作为中间变量描述各子系统之间的耦合关系。因此，无论分析的目的是什么，都必须首先算出各子系统的能量，并根据能量进行下一步求解。（3）适合解决中高频宽带随机振动问题，在低频段该方法有较大系统误差。（4）它不但可以得到各子系统的动力学响应和声压级，还可以得到能量

8、传播路径图，这对获取车内噪声传播途径，指导声学包装优化有重大意义。第3章统计能量模型参数的确定.......193.1统计能量模型的参数......193.2模态密度的确定....203.2.1平板模态密度的确定........203.2.2曲面板件模态密度的确定....213.2.3复杂形状子系统模态密度计算.........2