假设一个场景:如果蒙住您的眼睛,也塞住耳朵,让您坐在一台车上,您怎么样才能分辨出这台车正在行驶中呢?您一定会说了,那很简单啊,车子跑起来有振动的啊!我怎么可能分辨不出来?没错,这是个超级简单的问题,车子跑起来一定就会有振动,人就一定能感知得到,但是,为什么车子跑起来就一定会振动呢?即使我们跑在路况非常好的高速公路上也一样有振动,振动从哪里来?能不能消除?
这就是今天文章的内容,我们将探讨汽车NVH设计中的振动。在上一篇文章中,我们分析了噪音产生的原因和预防办法,同时我们在文章里也谈到,振动,是造成噪音的主要原因之一。那么,振动从哪来?
振动从哪来?
车子跑起来就有振动,所以,振动首先必须是从轮胎开始的,轮胎连接着悬挂系统,轮胎的振动引起悬挂系统的振动,再由悬挂传递到车身,让车身发生共振,基本上简单来说就是这么回事。
当然,详细分析的话,首先还得从轮胎开始。其实轮胎,本身就有过滤振动的作用,但当车子跑起来之后,随着速度越来越高,轮胎旋转速度越来越快,轮胎里的空气就会慢慢开始跟不上轮胎旋转的速度,从而开始在轮胎的一侧出现气流堆积,这种气流堆积随着车速越高就越严重,不断堆积的气流会让轮胎慢慢失去原本的圆度,不再是圆形,这当然会产生很大的振动。
这些振动,就交给悬挂系统处理了,但悬挂系统在这种情况下的作用,实际上是把很大幅度的振动削弱为很多密集的,小的振动,这些小的振动会直接通过悬挂传递给车身,从而引发车体共振,振动,就是这么被人体感知到了。
怎么消灭振动?
其实实话说,振动是没法完全消灭的,只能尽可能减少。那怎么做呢?首先,NVH工程师们会根据车子在振动台上测出的振动数据,决定给车子选配怎么样的轮胎。轮胎选好之后,就要对整个振动系统中最关键的悬挂系统作出调整。调整的地方很多很费功夫,也很不起眼。就笔者一位朋友曾在某车型NVH调整中遇到的一个难以解决的中速(80-100KM/H)共振问题,他尝试了很多方法,包括调整悬挂与车身部分连接的螺丝直径(该车型为前后双A臂悬挂),加入橡胶衬垫,调整束角倾角,甚至微调悬挂的几何设计,都未能消除这个振动,实际上,这个速度并不高的共振,正是由于车架刚性不足而引起的。在无法要求对车架进行进一步加强,更无法使用副车架等高成本的解决方案时,该车型的振动问题曾经困扰了他很久,我们也曾经聊过很多关于解决的办法,均无效。
最后您猜是怎么解决的?他把悬挂和车身部分连接的橡胶衬垫,换了一种密度更低的型号,问题立刻消除。
后记
其实,对车子振动的控制是一个很复杂的课题,而且往往需要工程师的智慧,因为对于车子这个振动系统而言,一点小小的改动都有可能会产生完全不一样的后果。车子的NVH设计,其实更多的是细活,往往在您看不到的地方,哪怕是一个螺丝钉,都是工程师们苦思冥想后的结果。