3m降噪材料及其在汽车中的应用

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1、3M降噪材料及其在汽车中的应用作者：何彦红唐博　文章来源：3M中国有限公司　点击数：469　发布时间：2010-08-31新浪微博QQ空间人人网开心网更多图1吸声原理作为汽车乘坐舒适性的重要评价指标，汽车噪声会在很大程度上反映出生产厂家的设计水平及工艺水平。因此，将汽车噪声控制在适当水平也是汽车设计者追求的方向。中国汽车工业近年来经历了高速发展的阶段，2009年，中国汽车产量首次突破1000万辆。随着生活水平的不断提高，人们对汽车的功能性要求也从最初的代步工具逐渐上升为舒适的移动空间，汽车噪声和舒适性是密不可分的，它已经成为检验汽车性能的重要指标，各国对汽车噪声的要求越来越严格，改善车辆内部

2、声学环境，降低车内噪声水平，是各国政府和汽车生产厂家共同关心的问题。2005年1月，我国开始执行GB1495—2002《汽车加速行驶车外噪声限值及测量方法》第2阶段噪声限值，各种车型的噪声限值相比第1阶段降低了2～4dB，因此对各汽车生产厂商提出了更高的要求。3M公司对汽车降噪材料的研究一直处在市场领先地位，许多产品如新雪丽吸声材料、阻尼材料和3M胶带已经成为汽车市场降噪领域的佼佼者。本文在阐述汽车噪声基础知识的基础上，介绍了此三种产品及其在汽车中的应用。汽车噪声及降噪概述1.汽车噪声的来源以及分类汽车是一个高速运动的复杂组合式噪声源。汽车发动机和传动系工作时产生的振动、高速行驶中汽车轮胎与

3、地面发生的摩擦、车身与气流的作用，是产生汽车噪声的根本原因。根据汽车噪声对环境的影响，可将汽车噪声分为车外噪声和车内噪声。车外噪声是指汽车各部分噪声辐射到车外空间的那部分噪声。主要包括发动机噪声、排气噪声、轮胎噪声、制动噪声和传动系噪声等。车内噪声是指车厢外的汽车各部分噪声通过各种途径传入车内的那部分噪声以及汽车各部分振动传递路径激发车身各部件的结构振动向车厢内辐射的噪声，这些噪声声波在车内空间声学特性的制约下，生成较为复杂的混响声场，从而形成车内噪声。根据汽车噪声的传播途径，可将汽车噪声分为结构传递的噪声和空气传播的噪声。经由空气传播的噪声主要是发动机表面辐射噪声和气体流动噪声，而结构传播

4、的噪声主要是发动机、轮胎、路面及气流等引起车身振动而向车内辐射的噪声。空气传播和结构传播噪声能量的比例因车型结构和噪声的不同频率成分的变化而有所差别。一般情况下，500Hz以上，空气传递的噪声占主导地位；400Hz以下，结构传递的噪声占主导地位。图5吸声材料显微照片2.汽车降噪的方式 降低噪声的方法分为主动降噪和被动降噪两种。主动降噪是指在噪声控制过程中有附加能源的参与，此类方法也被称为噪声的有源控制，是一种“反噪声”技术，如在车厢座位下安设若干扬声器，用一个电子电路对其实施控制，使其能随发动机转速的改变而发出不同频率和振幅且相位相反的反噪声声波，以消除车内噪声。但是，目前主动降噪技术尚不成

5、熟，且成本较高。被动降噪技术多从三方面着手:一是消除或减弱声源噪声；二是控制噪声传播途径，阻断结构传播；三是保护噪声接受者。被动降噪中，使用降噪材料是控制噪声传播途径最有效的方式，降噪材料主要有以下4种。图6 声音吸收系数（1）吸声材料和隔声材料吸声材料和隔声材料主要针对空气传播途径的噪声。吸声材料的吸声原理如图1所示，是在噪声源周围布置一些吸收声能的多孔材料，当声波进入材料孔隙时，引起孔隙中的空气和材料的细小纤维波动，由于摩擦和粘滞阻尼的作用，传播中的噪声声能将转变为热能，降低了声能的反射量，从而起到降噪的目的。吸声材料的吸声系数与入射声波的频率有密切关系。当声波处于低频时，吸声材料孔隙中

6、的空气在单位时间内的振动次数比较少，对声波的衰减作用不大，吸声系数很低。随着声波频率的提高，吸声材料孔隙中的空气在单位时间内的振动次数逐渐增加，对声波的衰减作用也逐渐增加，吸声系数不断增大。隔声材料是通过反射回声波来降低声音能量的传播（如图2所示）。吸声材料和隔声材料的区别在于，吸声材料是通过消耗声音能量来降低噪声的；而隔声材料是通过阻隔声音的传递来隔绝噪声的。吸声材料在中高频段内会起到理想的效果；隔声材料在全频段都有一定的效果，但如果出现声音泄漏，则对整体效果影响很大。吸声材料的材质应该是多孔、疏松和透气的，在单位面积上增加吸声面积，典型的多孔性吸声材料在工艺上通常是用纤维装、颗粒状或者发

7、泡材料以形成多孔性结构，材料中具有大量的、互相贯通的、从表到里的微孔，也即具有一定的透气性。隔声材料的材质应该是重而密实的材料，相对来说吸收声音的能力较弱。图7 新雪丽吸声材料在汽车中的应用（2）阻尼材料和隔振材料阻尼材料和隔振材料降噪主要针对结构传播途径的噪声。阻尼材料的阻尼原理如图3所示，它通过材料内部的分散黏性机制，来抑制住能量的振动。具体来说，是在发生振动的金属薄板上涂上或者安装阻尼材料，当金属薄板受