乱谈汽车NVH（1）

汽车已经走过了一百多年的发展历程，由最早的马车车厢似的外形，逐渐发展出了多个种类。最早的汽车就是以乘用车的形式出现，而乘用车的发展随着市场的推动也是飞速发展，尤其以舒适性最受市场和消费者的关注。而乘用车舒适性中最重要的一环就是nvh了。

Nvh作为乘用车设计系统里的一部分，在现代乘用车设计成本中的比例越来越高了。因为现代乘用车的设计要求是，追求车身的轻量化，并且要提升其nvh性能。

曾经在网上看到过说nvh是玄学的说法，我觉得这也是对nvh复杂性的一种表达，本文的目的就是想带大家稍微深入了解一下汽车nvh。

我就从几个跟汽车nvh相关的重要概念引入:

首先是车身刚度，刚度简单的说是指一个结构在外力下抵抗变形的能力，即恢复原形的弹性形变能力。

车身刚度中最主要的两种是弯曲刚度和扭转刚度。

以吸管为例，就是吸管抵抗我手掰它的能力，具体一些叫做弯曲刚度，单位是N/mm，从单位上理解就是在它被我掰折之前，我手给的力与吸管位移变形的比值。再比如，汽车在过坎时，车身就承受了一个弯曲力，就需要车身有足够的要去刚度。

扭转刚度就是类似我用两只手拧瓶子的情况，单位是kN·m/rad。此类情况比较接近交叉轴。

讲到这，大家估计已经懵逼了，这玩意跟nvh有毛关系？

车身刚度决定了很多东西，甚至可以说决定了一辆车的档次，有如下方面:

一、异响。车身刚度足够大的车身，在外力影响下的形变很小，所以不容易产生异响。

二、nvh。车身的刚度决定了车身模态，也就是车身的共振频率，刚度越大的车身模态频率越高，只要能高于大部分激励源的频率，比如发动机的各阶发火频率、车轮的转动频率等就可以获得一个很好的nvh基础。简单说，就是一个较高又合适的车身刚度能够避免车身共振，从而提升nvh性能。

三、汽车碰撞安全。车身的刚度直接影响碰撞中的表现，但是车身碰撞所要求的各个部位刚度可能会与nvh所要求的有出入。

四．可靠性问题。车身刚度是决定疲劳性能和可靠性的重要因素之一。车身在行驶中会遇到来自悬挂的冲击，刚度不足可能导致变形，从而使各部件产生磨损导致损坏。

说到这里大家可以理解到刚度对nvh乃至整车性能的影响。那么下面我们再引入一个nvh中的重要概念：阻尼。

静止的物体在受到外界激励时，会产生振动。一旦没有了外界激励，振动就会慢慢消失，这就是阻尼的作用。

举个例子，一个在真空环境中起振的音叉是不会停止振动的。概念介绍完了，我也不卖关子了，其实阻尼在汽车nvh中的主要应用就是止震材料，比如沥青，橡胶以及树脂等。阻尼本身的作用并不能改变物体的振动频率，只能使振动衰减纸消失。但是在实际应用中，很多材料本身既有阻尼作用也有提升刚度的作用，比如填充泡沫，树脂板等。当然阻尼不仅仅是指这种黏弹性的材料，金属板之间的摩擦也属于阻尼，有些固体基体材料中添加特殊材料也可以使其具备阻尼，还有一些特殊合金材料本身具有阻尼。另外还有一点就是，空气对于振动的物体来说也算是阻尼。

介绍完了两个重要概念，我们来举一些汽车上的关于nvh设计的具体实例。

1. 车身上的复杂线条：这不仅仅是考虑了空气动力学的结果，还有车身外板的刚度，以及制造成本。不同造型的结构会有不同的刚度表现，举个简单的例子，一张白纸，很容易就能弯曲，而当你把白纸折成一个w形时，它就可以承受一些重量了，刚度大大提升。在金属材料上这一点同样成立。

2. 车门的结构：乘用车的车门结构几乎都是使用薄板冲压形成，分内外两层，内层用于安装喇叭升窗器等附件和车门内饰板，内层会有很多的沟壑和突起。外层会焊接防撞梁和加强筋。这些做法都是为了在降低重量和成本的情况下提高车门的刚度。而不会去使用更厚更重的车门板。很多车型还会在车门外板上贴止震材料，这样做既能阻止车外噪音的传递，也能降低车辆行驶时门板本身的振动。这种设计思路不仅仅存在与车门，顶棚包括前翼子板都是类似的设计。

3. 车辆地板的造形，以及很多两驱车型地板中央的明显隆起。同理，也是为了提升地板刚度，纵向的隆起对一阶弯曲刚度贡献尤其大。又因为承载式车身上直接安装悬挂系统，所以地板的刚度就尤为重要。

4. 悬挂的减震器以及摆臂与车身连接的衬套以及发动机悬置装置。这些装置也基本属于阻尼概念的范畴，其作用也都是使振动快速衰减，降低振动的持续性。其工作原理都是将振动的机械能化为热能。

说到这里，大家会发现，其实汽车的设计是一个多种因素相互妥协相互制约的过程，所以如何把各项性能都兼顾得比较好，并且能控制住成本，是所有优秀车企的目标。而国内某些品牌的某些产品，在追求nvh以及舒适性的同时却落下了其他的性能，比如车辆的转弯极限，动力总成匹配以及油耗等。汽车是一个复杂的工业品，一个性能均衡又人性化的产品才是一个优秀的作品。本文仅从两个概念为大家揭露了汽车nvh中的冰山一小角，我会在接下来的文章中继续为大家讲解其他nvh相关的知识。

（本文大量引用了庞剑老师所著的《汽车车身噪音与振动控制》一书中的观点及图例，仅供大家学习参考。在此也特别感谢庞剑老师为中国汽车nvh领域所做出的杰出贡献。）