汽車行駛過程中的噪音分析及對策

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1、 中圖分類號： 本科畢業(yè)設(shè)計(論文) 題 目： 汽車行駛過程中的噪音分析及對策 院（系部）： 汽車工程學(xué)院 姓 名 ： 學(xué) 號 ： 專業(yè)班級 ：汽車服務(wù)工程1班 指導(dǎo)教師 ： 職 稱 ： 講師 完成日期：20XX年04月15日 摘 要 通過研究汽車噪音的特點、成因和產(chǎn)生機(jī)理，探索如何對汽車噪音進(jìn)行有效的控制，汽車噪音的分析及控制的主要目的是研究和

2、探究不同類型的汽車產(chǎn)生的噪音，以及開發(fā)相應(yīng)的控制措施，從而最大限度地減少噪音對環(huán)境以及人們的危害。駕駛和乘坐的舒適度受到汽車噪音的顯著影響，同時，汽車質(zhì)量問題也是一個值得關(guān)注的方面。隨著我國汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)模不斷擴(kuò)大，汽車噪音問題已經(jīng)成為了汽車行業(yè)關(guān)注熱點之一。目前，汽車所產(chǎn)生的噪音主要源于發(fā)動機(jī)、傳動系統(tǒng)、行駛過程中與周圍空氣和路面的接觸以及車身振動等四個方面，而這些噪音的來源則與汽車的設(shè)計、原材料的選擇、裝配工藝以及駕駛習(xí)慣等密切相關(guān)。在我國汽車工業(yè)快速發(fā)展的今天，汽車噪音對人們生活造成了嚴(yán)重影響，同時也給企業(yè)帶來了一定的經(jīng)濟(jì)損失。隨著消費(fèi)者對汽車的需求越來越苛刻，同時汽車市場的競爭也變得越

3、來越激烈，因此需要采取一系列措施來加強(qiáng)汽車噪音控制，包括優(yōu)化設(shè)計、注重生產(chǎn)控制以及有針對性地管控不同類型的噪音等，以實現(xiàn)對汽車噪音的有效控制。 對于汽車所產(chǎn)生的噪聲問題，我們進(jìn)行了深入的探究和研究。同時還針對不同類型的噪聲采取了相應(yīng)的控制措施。通過對汽車行駛過程中噪音形成機(jī)理的深入分析，我們發(fā)現(xiàn)了發(fā)動機(jī)、輪胎、路噪、傳動機(jī)構(gòu)、進(jìn)排氣和風(fēng)激勵噪音等方面存在的問題，并提出了一系列具有建設(shè)性的建議和改進(jìn)方法，包括但不限于軟件式有源噪音技術(shù)、新型隔音材料的研究、車型設(shè)計的優(yōu)化、組裝過程的合理設(shè)計、發(fā)動機(jī)燃燒噪音的控制以及齒輪等零部件的改進(jìn)設(shè)計。通過對汽車發(fā)動機(jī)、輪胎、傳動機(jī)構(gòu)、進(jìn)排氣以及風(fēng)激勵等方面

4、進(jìn)行精準(zhǔn)控制，有效降低了行駛過程中的噪音水平，最終實現(xiàn)了降噪的目標(biāo)。 關(guān)鍵詞：汽車；噪音源；控制方法；分析；方法 Abstract By studying the characteristics, causes, and production mechanisms of car noise, we explore how to effectively control it. The main purpose of analyzing and controlling car noise is to study and explore the noise generate

5、d by different types of cars, and develop corresponding control measures to minimize the harm of noise to the environment and people to the greatest extent possible. The comfort of driving and riding is significantly affected by car noise, and at the same time, car quality issues are also a notewort

6、hy aspect. With the continuous expansion of the development scale of China's automotive industry, the issue of car noise has become one of the hot topics of concern in the automotive industry. At present, the noise generated by cars mainly comes from four aspects: engine, transmission system, contac

7、t with surrounding air and road surface during driving, and body vibration. These sources of noise are closely related to the design of the car, selection of raw materials, assembly process, and driving habits. Today, with the rapid development of China's automotive industry, car noise has had a ser

8、ious impact on people's lives and also brought certain economic losses to enterprises. As consumers' demand for cars becomes increasingly demanding, and competition in the automotive market becomes increasingly fierce, a series of measures need to be taken to strengthen car noise control, including

9、optimizing design, focusing on production control, and targeted control of different types of noise, in order to achieve effective control of car noise. We have conducted in-depth exploration and research on the noise generated by cars. At the same time, corresponding control measures have been tak

10、en for different types of noise. Through in-depth analysis of the mechanism of noise formation during car driving, we have identified problems in engine, tire, road noise, transmission mechanism, intake and exhaust, and wind excitation noise, and proposed a series of constructive suggestions and imp

11、rovement methods, including but not limited to software based active noise technology, research on new soundproofing materials, optimization of vehicle design, and reasonable design of assembly process Control of engine combustion noise and improved design of components such as gears. By precisely c

12、ontrolling the engine, tires, transmission mechanism, intake and exhaust, as well as wind excitation, the noise level during driving has been effectively reduced, ultimately achieving the goal of noise reduction. Key words: automobile; noise source; control method ; analyse；method

13、 目錄 1 緒論 1 1.1研究背景與意義 1 1.1.1研究背景 1 1.1.2研究意義 1 1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 2 1.2.1 國外研究現(xiàn)狀 2 1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀 3 1.3汽車噪音對人類健康和環(huán)境的影響 4 1.3.1對人類健康的影響 4 1.3.2對環(huán)境的影響 4 1.4現(xiàn)有的汽車噪音控制技術(shù)及其不足之處 5 2 汽車噪音的形成機(jī)理 7 2.1 發(fā)動機(jī)噪音形成機(jī)理 9 2.2 胎噪與路噪形成機(jī)理 10 2.2.1 輪胎噪音 10 2.2.2 路況噪聲 11 2.3 傳動機(jī)構(gòu)噪音形成機(jī)理 11 2.4 進(jìn)排氣

14、噪音形成機(jī)理 11 2.4.1 進(jìn)氣系統(tǒng)噪音 12 2.4.2 排氣系統(tǒng)噪音 13 2.5 空氣動力噪音形成機(jī)理 14 2.6 車內(nèi)噪音形成機(jī)理 14 3 汽車噪音分析中存在的問題 17 3.1 發(fā)動機(jī)噪音分析存在的問題 17 3.1.1 發(fā)動機(jī)燃燒噪音分析存在的問題 17 3.1.2 發(fā)動機(jī)機(jī)械碰撞噪音分析存在的問題 18 3.1.3 發(fā)動機(jī)空氣動力噪音分析存在的問題 19 3.2 輪胎噪音分析存在的問題 20 3.3 傳動系統(tǒng)噪音分析存在的問題 21 3.4 風(fēng)激勵噪音分析存在的問題 21 3.5 車身及整車的振動噪音研究存在的問題 22 4 汽車噪音存在問題的

15、解決方法 23 4.1 關(guān)于汽車發(fā)動機(jī)噪音的解決辦法 23 4.2 關(guān)于胎噪和路噪的解決辦法 24 4.3 關(guān)于傳動機(jī)構(gòu)噪音的解決辦法 25 4.4 關(guān)于車身和底盤的風(fēng)激勵噪音的解決辦法 26 4.5 關(guān)于汽車室內(nèi)噪音的解決辦法 27 5 汽車行駛中產(chǎn)生噪音的對策控制 29 5.1控制噪音源的方法及實踐 29 5.2減振、隔聲等控制技術(shù)及實踐 30 5.3控制噪音的對策方法 31 6 汽車噪音控制的未來方向 33 6.1新型材料的應(yīng)用 33 6.2智能化噪音控制系統(tǒng) 34 6.3聲學(xué)仿真技術(shù)的應(yīng)用 35 6.4 展望 36 7 調(diào)研簡介 37 7.1調(diào)研方法 3

16、7 7.2 調(diào)研結(jié)果分析 37 8 結(jié)論 39 參考文獻(xiàn) 41 致 謝 42 附錄 43 黃河交通學(xué)院本科畢業(yè)論文 1 緒論 1.1研究背景與意義 1.1.1研究背景 隨著中國汽車行業(yè)在改革開放后的迅猛崛起，國內(nèi)交通也得到了迅猛的發(fā)展，中國已成為全球汽車生產(chǎn)的重要國家，然而，這種發(fā)展的勢頭仍在持續(xù)，由此帶來的交通噪音污染問題也日益嚴(yán)重，近年來，人們對噪音的困擾越來越嚴(yán)重，這已經(jīng)成為一個不容忽視的重大問題。 隨著時代的演進(jìn)，汽車已經(jīng)成為了廣泛使用的代步工具，其廣泛普及不僅改變了人們的生活方式，也為人們的出行和生活帶來了極大的便利，同時也使得人們越來越離不開汽車。如圖

17、1—1所示。汽車作為一種交通工具是伴隨人類成長起來的，但是汽車并不是一個人所擁有的東西，而是由多個家庭組成的社會中的重要組成部分之一，因此對其安全問題不容忽視。隨著國民汽車保有量逐年攀升，我們也不得不應(yīng)對其所帶來的一系列危害，例如噪聲污染，當(dāng)我們在街頭行走時，不可避免地會受到各種聲音的刺激，而其中最為顯著的便是汽車所產(chǎn)生的噪聲。 圖1-1 2017-2022年我國民用汽車保有量 51 本科畢業(yè)論文 自1986年首輛汽車問世以來，汽車所產(chǎn)生的噪音問題便隨之而來。從蒸汽機(jī)出現(xiàn)時，噪音問題并不突出，但隨著內(nèi)燃機(jī)的發(fā)展，噪音問題逐漸浮現(xiàn)。特別是當(dāng)汽車馬力達(dá)到120時，噪音已經(jīng)威脅

18、到人們的身體健康和日常生活。汽車噪音已成為社會的公害，因此研究和克服這一問題已成為必然趨勢，并越來越受到社會的關(guān)注。 在理論層面上，隨著相關(guān)車輛噪音控制標(biāo)準(zhǔn)法案的不斷豐富和完善，以及對汽車行駛過程中噪聲的研究，汽車噪音的研究控制方法也得到了一定程度的豐富。再次，我國對汽車行業(yè)的重視程度不斷提升，汽車噪音作為影響人們生活質(zhì)量與身心健康的重要因素之一，越來越受到社會關(guān)注和政府支持。研究汽車噪音不僅有助于凸顯當(dāng)前汽車噪音研究的發(fā)展趨勢，更能夠為汽車噪音理論的深入探究提供有益的貢獻(xiàn)。 1.1.2研究意義 駕駛和乘坐的舒適度受到汽車噪音的顯著影響，同時，汽車質(zhì)量問題也是一個值得關(guān)注的方面。隨著我國

19、汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)模不斷擴(kuò)大，汽車噪音問題已經(jīng)成為了汽車行業(yè)關(guān)注熱點之一。目前，汽車所產(chǎn)生的噪音主要源于發(fā)動機(jī)、傳動系統(tǒng)、行駛過程中與周圍空氣和路面的接觸以及車身振動等四個方面，而這些噪音的來源則與汽車的設(shè)計、原材料的選擇、裝配工藝以及駕駛習(xí)慣等密切相關(guān)。在我國汽車工業(yè)快速發(fā)展的今天，汽車噪音對人們生活造成了嚴(yán)重影響，同時也給企業(yè)帶來了一定的經(jīng)濟(jì)損失。隨著消費(fèi)者對汽車的需求越來越苛刻，同時汽車市場的競爭也變得越來越激烈，因此需要采取一系列措施來加強(qiáng)汽車噪音控制，包括優(yōu)化設(shè)計、注重生產(chǎn)控制以及有針對性地管控不同類型的噪音等，以實現(xiàn)對汽車噪音的有效控制。 據(jù)悉，在整個交通事故中，由于汽車內(nèi)噪音的間接

20、性所導(dǎo)致的事故比例約占六成左右，因此，制造專家們一直致力于研究汽車噪音問題，這也使得汽車噪音指數(shù)逐漸成為評估汽車品質(zhì)和豪華程度的一個重要指標(biāo)。隨著我國汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展速度越來越快，汽車數(shù)量日益增多，汽車內(nèi)部產(chǎn)生的噪音越來越嚴(yán)重，這對于我們的身心健康造成巨大影響，因此降低汽車內(nèi)的噪音就顯得尤為重要。研究汽車行駛過程中的噪聲，不僅有助于制造商提高汽車品質(zhì)，同時也能在一定程度上預(yù)防交通事故的發(fā)生。因此，對于汽車噪音進(jìn)行有效地控制與管理顯得尤為重要。隨著人們生活水平的不斷提高，汽車保有量逐年攀升，這直接導(dǎo)致了汽車噪音的不斷加劇，如今，汽車噪音已經(jīng)成為當(dāng)代社會三大公害之一，對人類健康生活構(gòu)成了新的威脅。因此

21、如何控制汽車行駛過程中產(chǎn)生的噪音已經(jīng)成為了一個迫在眉睫的話題。因此，對于研究汽車行駛過程中產(chǎn)生的噪音，我們可以從多個角度進(jìn)行探究，這些方面具有重要意義: （1）促進(jìn)汽車品質(zhì)和檔次的不斷提升，同時提升駕駛的舒適性，從而推動汽車行業(yè)的不斷發(fā)展。 （2）有助于延長汽車的使用壽命，從而提高其使用壽命。由于其自身結(jié)構(gòu)以及外界環(huán)境等因素的影響，使得汽車在運(yùn)行時不可避免的會產(chǎn)生各種噪聲。汽車作為一種高度復(fù)雜的構(gòu)件，其內(nèi)部由眾多相互交織的部件所構(gòu)成。所以，對于汽車內(nèi)部進(jìn)行噪聲監(jiān)測可以為汽車維修人員提供可靠數(shù)據(jù)，從而保證維修工作順利開展。汽車內(nèi)部所產(chǎn)生的振動、摩擦和噪音，不僅加速了零部件的老化和磨損，而且直

22、接危及汽車的安全性和使用壽命。研究汽車行駛過程中的噪聲，有助于推動汽車生產(chǎn)品質(zhì)的提升。 （3）隨著時間的推移，針對汽車噪音問題的法規(guī)條例不斷得到完善和優(yōu)化。目前我國在這方面的法律法規(guī)還不完善，因此本文希望能通過對噪聲影響因素以及噪聲控制方法等進(jìn)行分析研究，為改善城市環(huán)境提供一定依據(jù)。隨著汽車數(shù)量的不斷增加，全球各國政府紛紛出臺政策和法規(guī)，以控制汽車噪音的噪聲水平。研究汽車行駛過程中的噪音，有助于政府在不斷修正和制定更合理的噪音控制法規(guī)條例的過程中，深入了解其影響因素，從而更好地保障行車安全。 圖1-2 噪音危害 （4） 提供一個宜人的環(huán)境和情緒，有助于促進(jìn)人們身心健康，保護(hù)身體

23、機(jī)能不受損害。隨著社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們生活水平的不斷提升，人們越來越注重自身的身體健康，因此對汽車行車安全提出了更高的要求。長時間處于嘈雜的環(huán)境中，人們的情緒會變得不安和煩躁，同時也會對工作效率造成負(fù)面影響，這種負(fù)面情緒不僅直接危害身心健康，還可能對周圍人帶來潛在的風(fēng)險；另外噪音還會造成空氣環(huán)境污染以及噪聲性耳聾等一系列問題，嚴(yán)重時還可能導(dǎo)致癌癥等等其他病癥發(fā)生。在嘈雜的環(huán)境中，極易導(dǎo)致聽力受損、耳朵不適等不適癥狀；研究汽車行駛過程中的噪音，不僅可以預(yù)防心血管疾病和血壓升高等問題，還有助于提高人們的幸福感，同時對身心健康和身體機(jī)能的保護(hù)具有至關(guān)重要的促進(jìn)作用。 眾所周知，汽車所產(chǎn)生的各種

24、結(jié)構(gòu)噪音，包括但不限于發(fā)動機(jī)、路面、輪胎、風(fēng)燥和車身振動等，對人們的生活產(chǎn)生了廣泛而深遠(yuǎn)的影響，因此，對這些噪音進(jìn)行深入研究，不斷改進(jìn)和完善有關(guān)噪音控制的法律法規(guī)條例，是提升人們身體健康、生命安全和幸福生活指數(shù)的關(guān)鍵所在，也是提高汽車品質(zhì)的必要手段。 1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 1.2.1 國外研究現(xiàn)狀 隨著汽車作為一種代步工具的廣泛應(yīng)用，汽車所產(chǎn)生的噪音問題不斷加劇，世界各國對此的研究步伐也在不斷加快，法律和技術(shù)研究成果不斷創(chuàng)新，以滿足人們?nèi)找嬖鲩L的生活需求。 國外對于汽車降噪的研究歷史悠久，早在上世紀(jì)60年代，一些發(fā)達(dá)國家就開始高度重視由汽車噪音引起的問題，并制定了一系列法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行管

25、控，這些措施有效地降低了汽車噪音帶來的問題，同時也迫使有關(guān)汽車降噪技術(shù)的研究和發(fā)展。國內(nèi)起步較晚，但是近幾年隨著汽車行業(yè)的快速發(fā)展，汽車噪聲污染逐漸受到人們的關(guān)注。盡管美國、日本和歐盟的一些國家在噪音控制方面采取了不同的法規(guī)和政策，例如，1951年日本頒布的《道路車輛法》首次規(guī)定了車輛等行駛噪音和排氣噪音，但隨著噪音問題的不斷加劇，這些政策逐漸演變成了公害，因此不斷進(jìn)行修改；自上世紀(jì)60年代以來，美國各地紛紛制定了不同的噪音控制政策和措施，其中包括《噪聲法》和《小客車和輕型載貨車噪聲級》等，以應(yīng)對噪音問題在上世紀(jì)30年代，一些先進(jìn)的工業(yè)國家已經(jīng)制定了汽車噪音方面的法規(guī)，但直到60年代，經(jīng)過各經(jīng)

26、濟(jì)體的協(xié)調(diào)，才形成了相對一致的標(biāo)準(zhǔn)——《機(jī)動車輛在噪聲方面型式認(rèn)證的統(tǒng)一規(guī)定》，并隨后發(fā)布了《歐共體型式認(rèn)證指令-汽車噪聲》法規(guī)，隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，這些法規(guī)也得到了不斷的修改和完善。 在汽車噪音控制領(lǐng)域，國外一直在不斷探索創(chuàng)新措施，同時也在研究新型隔振隔音材料方面取得了顯著的成果。我國在這一方面的發(fā)展相對較晚，但最近幾年卻取得了很大進(jìn)步。在這一領(lǐng)域，日本的技術(shù)成就處于領(lǐng)先地位。 近年來，隨著我國汽車工業(yè)的不斷發(fā)展，汽車制造業(yè)中所使用的各種新產(chǎn)品層出不窮。在日本，積水化學(xué)公司成功研發(fā)出一種夾層玻璃，其內(nèi)部覆蓋著一層由聚乙烯醇縮醛作的薄膜，經(jīng)過一系列精密的加工工藝，最終與玻璃材料完美地融合在

27、一起。這種夾層玻璃不但具有良好的耐候性能而且還兼具優(yōu)良的力學(xué)性能，可抵抗車輛受到撞擊后產(chǎn)生的變形及沖擊載荷作用而不會發(fā)生破壞。夾層玻璃的隔音隔熱特性，甚至可以隔絕紫外線對人體的傷害，因此在汽車的風(fēng)擋玻璃和車窗玻璃上使用，可以顯著減少高速行駛時氣流和發(fā)動機(jī)的摩擦噪音。另外還有一些國外公司也開始進(jìn)行相關(guān)的開發(fā)工作。美國通用公司則也研制了一重量輕、成本較低、可回收且吸音效果很好的新材料，就是在0.44-0.666tex聚酯纖維中加入熔點低的聚酯纖維，再經(jīng)過針刺加固而成的材料[2]。這種纖維強(qiáng)度高、模量大、耐沖擊性極好、不易變形。德國一直在不斷研究汽車新材料，并成功研制出一種特別適用于汽車門板襯墊和坐

28、墊的材料，該材料是由聚丙烯纖維和亞麻纖維混合后，經(jīng)過針刺固結(jié)和模壓成型而成。這類材料呈現(xiàn)出卓越的吸音性能，同時價格也相當(dāng)親民。另外還有一些新型汽車用隔聲罩、隔音層等材料都已問世并投入使用。這些具有代表性的國家的研究成果彰顯了國際社會在汽車噪音控制領(lǐng)域的新材料研發(fā)現(xiàn)狀，為該領(lǐng)域的發(fā)展注入了新的活力。 1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀 因歷史原因我國汽車起源晚，又從外國引進(jìn)，因此難免缺乏經(jīng)驗，1931年首輛民生牌載貨汽車問世，新中國首輛汽車為1953年解放牌卡車問世，當(dāng)時我國制造技術(shù)不夠成熟，因此汽車噪音振動設(shè)計制造控制不太理想，而另一方面國民多數(shù)買不起汽車，因此噪音問題并不突出于中國社會。改革開放以

29、后，經(jīng)濟(jì)高速增長，交通運(yùn)輸量大幅度增加，導(dǎo)致道路擁擠堵塞，城市交通量急劇膨脹，造成環(huán)境污染嚴(yán)重，從而引發(fā)一系列的交通事故。隨著我國社會的不斷進(jìn)步和發(fā)展，人們對汽車噪聲問題越來越關(guān)注，因此在1979年，制定了《機(jī)動車輛允許噪聲標(biāo)準(zhǔn)》以控制機(jī)動車的噪音問題，并推動了車輛設(shè)計制造的改進(jìn)和發(fā)展。此后，又陸續(xù)制定了《機(jī)動車運(yùn)動安全技術(shù)》、《客車通用技術(shù)條件》等條例法規(guī)，這些技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的全面合理制定，為各類車輛的噪音限值提供了規(guī)范。為了進(jìn)一步完善汽車噪聲污染控制體系，提高我國汽車尾氣排放質(zhì)量和降低汽車噪音，需要對汽車的噪聲源進(jìn)行分析研究并采取相應(yīng)的降噪措施來減少汽車產(chǎn)生的噪音污染。在測量噪音方面，我國通常采

30、用國際通行的方式，以確保測量結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。其中，對發(fā)動機(jī)噪聲源進(jìn)行測試是目前比較常用的一種方法。相對于一些發(fā)達(dá)國家，我們在汽車噪聲控制方面的研究起步較晚，因此我們?nèi)匀幻媾R著以下幾個方面的挑戰(zhàn): （1）法律法規(guī)的完備性有待提高。另外，由于車輛本身結(jié)構(gòu)上存在一些問題，比如發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速過高或過低都會造成噪聲超標(biāo)。在汽車的行駛過程中，存在著加速、減速、勻速和怠速等多個階段，然而，我國目前尚未制定出勻速行駛方面的噪音限值標(biāo)準(zhǔn)。在國內(nèi)，缺乏相關(guān)的噪音限制標(biāo)準(zhǔn)，這也是車內(nèi)噪音問題的一個重要方面。 （2）盡管噪音控制技術(shù)已經(jīng)被廣泛研究，但其實際應(yīng)用成果相對較少，且缺乏足夠的實踐經(jīng)驗。盡管汽車的引入較

31、晚，但對于汽車領(lǐng)域的研究仍處于不斷探索、學(xué)習(xí)和發(fā)展的過程中，同時，對于噪聲的控制也處于被動噪聲控制的階段。 （3）就隔音隔振而言，該領(lǐng)域的技術(shù)尚未達(dá)到成熟水平。目前，在汽車領(lǐng)域使用較為廣泛的還是一些金屬板材制成的隔音罩殼以及一些塑料類的隔音罩。在隔音材料的研發(fā)設(shè)計方面，國內(nèi)缺乏足夠的投入，許多先進(jìn)技術(shù)都是在借鑒國外經(jīng)驗或借鑒國外研究成果的基礎(chǔ)上進(jìn)行深入研究，而一些最新的技術(shù)則是通過引進(jìn)國外技術(shù)而實現(xiàn)的。在日本，一種新型的隔音罩采用了玻璃絲材料進(jìn)行封閉，并使用鉛進(jìn)行包裹，以達(dá)到隔音的效果。 1.3汽車噪音對人類健康和環(huán)境的影響 1.3.1對人類健康的影響 圖1-3-1 噪音是否對人造

32、成不適 經(jīng)過本次調(diào)查，得出在行駛過程中因車輛噪音產(chǎn)生不適或疲勞，對日常生活影響比較明顯，共有305位受訪者，在參與有效調(diào)研的305名受訪者中，認(rèn)為在行駛過程中車輛產(chǎn)生噪音對車內(nèi)人員造成疲勞感的受訪者為277名，占受訪者總?cè)藬?shù)的90.82%，認(rèn)為在行駛過程中車輛噪音未對車內(nèi)人員造成疲勞感的受訪者為28名，占受訪者總?cè)藬?shù)的9.18%。 汽車所產(chǎn)生的噪聲對人類的身體健康產(chǎn)生了巨大的負(fù)面影響,長期暴露在高噪音環(huán)境下，會影響人的睡眠、思考、注意力和情緒。具體來說，高噪音容易導(dǎo)致人的心率加速、血壓升高、肌肉緊張、呼吸不規(guī)律等生理反應(yīng)，從而導(dǎo)致心理壓力、焦慮、抑郁等不良情緒，進(jìn)而影響人的身心健康。 此

33、外，長時間的噪音刺激，還會傷害人的耳膜、聽覺神經(jīng)系統(tǒng)，引發(fā)聽力下降、耳鳴、失眠、頭痛等癥狀。長期處于高噪音環(huán)境下的人，還可能患上心血管疾病、消化系統(tǒng)疾病等一系列健康問題。 為了減少汽車噪音對人類健康的影響，可以采取一些有效措施，比如降低行駛速度、改善道路的聲學(xué)設(shè)計、在汽車周圍安裝噪音屏障等。此外，個人也可以采取一定的個人防護(hù)措施，如佩戴耳塞、保持室內(nèi)通風(fēng)等，以減輕噪音對身體的傷害。 1.3.2對環(huán)境的影響 汽車噪音對環(huán)境的影響主要表現(xiàn)在以下幾個方面 (1) 生態(tài)環(huán)境影響：汽車噪音會影響動植物的生長繁殖和群落分布，進(jìn)而影響生態(tài)環(huán)境的平衡和穩(wěn)定。 (2) 城市空氣污染：汽車噪音是城市環(huán)境

34、污染的一種，長期高強(qiáng)度的汽車噪聲不僅會影響人居住的質(zhì)量，也會加重大氣污染，并降低城市空氣的質(zhì)量。 (3) 噪聲污染：汽車噪音會造成噪聲污染，長期暴露在高噪聲環(huán)境中會影響人的心理健康和身體健康。此外，汽車噪音還會影響居民睡眠和正常生活、學(xué)習(xí)、工作等活動。 (4) 生態(tài)環(huán)境破壞：在城市越來越擁堵的現(xiàn)狀下，汽車噪音越來越成為了城市環(huán)境的一種破壞，它不僅會對人體健康造成危害，還會破壞城市環(huán)境的整體質(zhì)量，導(dǎo)致城市生態(tài)環(huán)境破壞。 1.4現(xiàn)有的汽車噪音控制技術(shù)及其不足之處 目前常見的汽車噪音控制技術(shù)主要包括： (1) 發(fā)動機(jī)控制技術(shù)：調(diào)節(jié)發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速、噴油量等參數(shù)，降低發(fā)動機(jī)和排氣噪音。 (2)

35、 輪胎和空氣動力學(xué)技術(shù)：使用低噪聲輪胎和對車身進(jìn)行流線型設(shè)計，在一定程度上減少車輛行駛時產(chǎn)生的風(fēng)噪聲。 (3) 噪聲防護(hù)技術(shù)：對車輛的車內(nèi)和車外部分安裝隔音材料和噪音屏障等裝置，減少外界噪音對車輛內(nèi)部和駕駛員的影響。 盡管這些技術(shù)都有效地降低了汽車噪音，但它們?nèi)匀淮嬖谝恍┎蛔阒帲? (1)技術(shù)成本高：這些技術(shù)的成本較高，需要在汽車制造過程中考慮到成本和性能的平衡，而高成本不利于技術(shù)的普及和推廣。 (2) 不同環(huán)境下效果不同：這些技術(shù)僅在特定的環(huán)境下才能發(fā)揮良好的噪音控制效果，如在高速公路上運(yùn)行的汽車比在城市中行駛的汽車更難控制其噪音。 (3) 無法解決積極音的問題：這些噪音控制技術(shù)主

36、要解決的是消極噪音問題，無法解決車輛積極性音質(zhì)量的提升和創(chuàng)新。針對以上問題，未來的汽車噪音控制技術(shù)需要更加著重于解決積極噪音問題，同時需要與車輛的整車設(shè)計緊密結(jié)合，從而在保證噪音控制效果的前提下降低成本。 2 汽車噪音的形成機(jī)理 圖 2-1 噪音分布 經(jīng)過本次調(diào)查，最終得出結(jié)論，人們對于汽車以上四種部位的噪音比較大，對日常生活影響比較明顯，共有763位受訪者，在參與有效調(diào)研的763名受訪者中，認(rèn)為汽車發(fā)動機(jī)噪音較為明顯的受訪者位177名，占受訪者總?cè)藬?shù)的58.03%，認(rèn)為汽車輪胎噪音較為明顯的受訪者為223名，占受訪者總?cè)藬?shù)的73.11%。認(rèn)為汽車剎車噪音較為明顯的受訪者位164名

37、，占受訪者總?cè)藬?shù)的53.77%，認(rèn)為汽車空調(diào)噪音較為明顯的受訪者位199名，占受訪者總?cè)藬?shù)的65.25%。 我們都知道聲音是由振動產(chǎn)生的，通過空氣、固體、或者液體等介質(zhì)傳播。其中噪音是由各種不同頻率、不同強(qiáng)度的聲音雜亂無章且沒有規(guī)律的組合在一起的[4]。 聲音的傳播需要介質(zhì)，傳播的速度、大小等都與聲源的特性和強(qiáng)弱有關(guān)，聲音的頻率范圍是很廣泛的，但人們的聽力范圍是有限的，人們一般聽不到低于20HZ的次聲波和高于20000HZ的超聲波[3]。但人們對聲音的頻率和聲強(qiáng)的大小比較敏感，而噪音通常是指人們不喜歡的聲音，對人產(chǎn)生干擾的聲音。 聲音往往以聲波的形式向外傳送，聲波在介質(zhì)中每秒傳播的距離叫

38、做聲速，聲速與波長和頻率有關(guān)[3]： c=λ×f (2-1) 式中：c為聲速(單位 m/s)；λ為波長(單位 m)；f(單位 Hz) 根據(jù)公式推導(dǎo)，聲音在固體中的傳播速度是最為迅速的，而在汽車的構(gòu)造中，由于金屬零件的數(shù)量眾多，因此聲音的傳播速度也相應(yīng)地更快。當(dāng)物體受到外界聲作用時，其振動速度將發(fā)生變化，這種變化就是聲速。聲速和介質(zhì)密度的乘積是聲阻抗率，而零件材料的隔音性能和聲波傳遞過程中的反射狀態(tài)則取決于聲阻抗率的大小，如下表所示： 表2-1 常溫下某些介質(zhì)的聲速、密度和聲阻抗率 名稱 溫度t/℃ 密度ρ/km·m-3 聲速c/

39、m·s-1 聲阻抗率ρc/kg·(m2·s)-1 空氣 20 1.205 344 410 水 20 1×103 1450 1.45×106 玻璃 20 2.5×103 5200 1.38×107 鋁 20 2.7×103 5100 1.30×107 鋼 20 7.8×103 5000 3.90×107 鉛 20 11.4×103 1200 1.37×107 橡膠 1-2×103 40-150 聲波在空氣中所產(chǎn)生的振動，引發(fā)了大氣壓力的波動，從而導(dǎo)致了聲壓的變化。聲強(qiáng)是指人耳對聲音的感覺強(qiáng)度，即音量大小。通常情況下，當(dāng)

40、聲壓達(dá)到20Pa時，耳朵會感受到一股強(qiáng)烈的疼痛，這是一種難以忍受的感覺；為了方便起見，人們常常使用聲壓級、聲強(qiáng)級和聲功率級來表達(dá)聲音。聲源在單位時間內(nèi)所釋放的總能量，即聲功率，是指其所產(chǎn)生的輻射能量。聲功率密度則表示了聲源輻射到一定距離所需要的聲音大小。聲強(qiáng)是指在單位時間內(nèi)，聲波在垂直傳播方向上所產(chǎn)生的聲能，其單位面積的大小。這三者之間存在著一個函數(shù)關(guān)系，它與被測對象本身的物理特性有關(guān)。即: LP=10logp2p02 (2-2) 式中：Lp為聲壓級，dB；P為聲壓，Pa；P0為基準(zhǔn)聲壓，P0=2×10-5Pa。 一般

41、而言，音調(diào)的高低是由聲音振動源頻率所決定的，為了更加精準(zhǔn)地分析噪聲源發(fā)出的聲音特性，我們通常采用縱坐標(biāo)為聲壓級、橫坐標(biāo)為頻率的頻譜分析圖，以呈現(xiàn)噪音強(qiáng)度與頻率之間的關(guān)系。在實際生活中，我們也常?？梢钥吹?，當(dāng)人們說話時，會產(chǎn)生一種類似“咔噠”聲一樣的感覺。有效控制噪音的理論基礎(chǔ)在于對其頻譜進(jìn)行深入分析。 隨著科技的不斷進(jìn)步，人們開發(fā)了一種數(shù)字式A計權(quán)聲級計的測量方法，其與人耳對噪音的感覺極為相似，因此，人們通常以A聲級作為主要的噪音評價指標(biāo)。 LA=10lgi=1n100.1(Lpi+△Ai) (2-3) 式

42、中：LA為A聲級，dB(A)；Lpi為第i個倍頻程聲級，dB；△在A計權(quán)網(wǎng)絡(luò)中，第i個頻率的Ai值出現(xiàn)了衰減，導(dǎo)致其呈現(xiàn)出dB的衰減。 圖 2-2 整車主要噪聲源分布圖解 人們普遍認(rèn)為，在汽車行駛過程中，車體各零部件不斷產(chǎn)生振動輻射和空氣流擾動所產(chǎn)生的噪音是一種常見的噪音。隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，汽車作為一種代步工具已越來越多地進(jìn)入家庭，成為現(xiàn)代城市不可或缺的一部分，因此對汽車噪聲也就有了更高要求。現(xiàn)今社會，汽車所產(chǎn)生的噪聲已成為一種重要的污染源，從圖中可以將其主要分為發(fā)動機(jī)、輪胎、傳動機(jī)構(gòu)、車身各部件以及風(fēng)等多種類型。 2.1 發(fā)動機(jī)噪音形成機(jī)理

43、 眾所周知，在汽車行駛過程中，發(fā)動機(jī)所產(chǎn)生的噪聲是最為顯著的，因此，對發(fā)動機(jī)噪音進(jìn)行控制或降低是降低整車噪音的至關(guān)重要的措施。隨著我國經(jīng)濟(jì)水平的不斷提升以及人們生活質(zhì)量的提高，對于汽車乘坐舒適度的要求也越來越高，這就導(dǎo)致了對汽車噪聲污染問題的關(guān)注與研究力度逐漸加大。發(fā)動機(jī)所產(chǎn)生的噪聲可被細(xì)分為兩類，一類是由燃燒所產(chǎn)生的噪聲，另一類則是由機(jī)械部件的碰撞振動所產(chǎn)生的噪聲。 (1) 燃燒噪音產(chǎn)生的機(jī)理 在氣缸內(nèi)的燃燒過程中，燃料所產(chǎn)生的壓力會因氣缸內(nèi)壓力的連續(xù)變化和強(qiáng)沖擊波引起的高頻振動而產(chǎn)生動態(tài)負(fù)載，這一現(xiàn)象被廣泛認(rèn)可。本文研究了一種新方法可以有效地降低發(fā)動機(jī)工作時氣缸中產(chǎn)生的聲音。氣體動力載

44、荷所產(chǎn)生的噪音強(qiáng)度，將取決于氣體壓力增長率和最高壓力增長率的持續(xù)時間。為了研究燃燒室中火焰?zhèn)鞑ミ^程中所伴隨的噪聲情況，對一個小型柴油機(jī)進(jìn)行了試驗測量，并將其結(jié)果同數(shù)值計算結(jié)果相比較，二者符合較好。實驗結(jié)果表明，燃燒過程中產(chǎn)生的噪音與氣缸內(nèi)的壓力之間存在一定的相關(guān)性: I∝pmaxdpdtmax2 (2-4) 隨著缸體內(nèi)氣體的燃燒，其溫度逐漸升高。發(fā)動機(jī)工作中發(fā)出強(qiáng)烈的聲響稱為“爆震”或“急燃”。當(dāng)受到壓力波的沖擊時，活塞會推動缸套振動，接著通過氣缸蓋、活塞、連桿、曲軸、發(fā)動機(jī)缸體等部件

45、向外傳遞噪聲信號。同時由于高壓氣流作用于燃燒室壁面上，使其表面發(fā)生高速摩擦而發(fā)出“嘶嘶”聲或類似金屬敲擊聲的低頻噪聲。當(dāng)引擎發(fā)生爆震時，氣缸內(nèi)的氣體壓力會迅速升高，從而產(chǎn)生高頻的爆震噪聲；在燃燒過程中，急燃期是產(chǎn)生燃燒噪音的最為顯著的時間段。 (2) 機(jī)械部件摩擦碰撞噪音 由于高壓氣體所帶來的巨大壓力和慣性力的共同作用，各個運(yùn)動部件會發(fā)生振動，從而引發(fā)碰撞摩擦沖擊，進(jìn)而產(chǎn)生噪音。當(dāng)發(fā)動機(jī)工作中出現(xiàn)問題或發(fā)生故障時，會有大量噪聲從排氣管處傳出，嚴(yán)重影響人們正常生活和休息。這類機(jī)械噪聲的控制和降低是一項極具挑戰(zhàn)性的任務(wù)。隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，對車輛噪聲提出了越來越高的要求，因此，如何有效地減少汽

46、車機(jī)械噪音已成為人們關(guān)注的問題之一。由于發(fā)動機(jī)內(nèi)部存在大量零部件，因此在高速運(yùn)轉(zhuǎn)時，機(jī)械噪音會顯著增加。因此，研究機(jī)械噪音對人們生活的影響及如何減小其危害具有十分重要的意義。機(jī)械所產(chǎn)生的噪聲主要源自于多個方面的因素: ①由活塞敲擊產(chǎn)生的噪音。當(dāng)活塞在上下止點之間周期性往復(fù)運(yùn)動時，會引起對汽缸壁推力面的敲擊，而當(dāng)活塞對氣缸的周期性沖擊達(dá)到一定程度時，會產(chǎn)生發(fā)動機(jī)噪聲，這種噪音被稱為活塞敲擊的噪音。這種聲音不僅使發(fā)動機(jī)工作不穩(wěn)定而且降低發(fā)動機(jī)效率。發(fā)動機(jī)機(jī)體最大的噪音源在于活塞對汽缸壁所發(fā)出的敲擊聲，這是一種極具破壞性的聲音。本文主要分析活塞敲擊時所產(chǎn)生的振動、聲音以及影響其發(fā)生的因素等。敲擊的

47、力度受到氣缸內(nèi)最高爆發(fā)壓力和活塞與汽缸套之間的間隙的共同影響。 ②配氣機(jī)構(gòu)引發(fā)的噪音。由于其剛度較低且零部件眾多，發(fā)動機(jī)配氣機(jī)構(gòu)易受振動和噪音之苦。本文通過分析不同轉(zhuǎn)速下配氣機(jī)構(gòu)工作狀態(tài)對發(fā)動機(jī)噪聲和振動影響，得出了一些結(jié)論。在低速運(yùn)轉(zhuǎn)時，發(fā)動機(jī)和氣門機(jī)構(gòu)所產(chǎn)生的慣性力并不顯著，而噪音的主要來源則在于氣閥開關(guān)時零部件之間的碰撞和摩擦。另外由于凸輪輪廓曲線比較復(fù)雜，所以對氣門機(jī)構(gòu)沖擊比較強(qiáng)烈，這就增加了氣門機(jī)構(gòu)工作時發(fā)出噪聲的頻率。當(dāng)發(fā)動機(jī)處于高速運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)時，氣門機(jī)構(gòu)所產(chǎn)生的慣性力相當(dāng)巨大，其沖擊性也相當(dāng)強(qiáng)烈，導(dǎo)致運(yùn)動異常激烈，同時還會產(chǎn)生大量噪音。 ③供油系統(tǒng)產(chǎn)生的噪音，該系統(tǒng)所產(chǎn)生的噪聲

48、主要源于噴油泵、高壓油管和噴油器，它們在發(fā)動機(jī)中扮演著噪聲的源頭角色。這些都屬于高頻噪聲，它與發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)中的機(jī)械噪音不同。噴油泵內(nèi)凸輪和滾輪體之間的周期性往復(fù)摩擦沖擊所產(chǎn)生的噪音，是由于其微小的結(jié)構(gòu)特征所導(dǎo)致的。在工作過程中，由于噴油器的旋轉(zhuǎn)與曲軸轉(zhuǎn)角成一定角度，使得噴油量發(fā)生波動，從而導(dǎo)致了油壓波形不穩(wěn)定。噴油泵內(nèi)的燃油壓力、供油量、轉(zhuǎn)速和泵的結(jié)構(gòu)，以及燃油壓力和發(fā)動機(jī)周期性往復(fù)運(yùn)動的慣性力激發(fā)噴油泵體的振動，都會引起油管內(nèi)的空穴噪音、噴油系統(tǒng)的管道共振噪音和液壓泵的壓力脈動所產(chǎn)生的噪音。 ④正時皮帶和正時鏈的傳動所產(chǎn)生的噪聲，是由于它們在傳遞過程中產(chǎn)生的。其次是由正時齒輪與鏈條之間相互接

49、觸而引起的摩擦聲。鏈傳動的振動源于正時齒輪嚙合所帶來的沖擊和多邊形效應(yīng)的影響，由此產(chǎn)生了鏈傳動的噪聲問題。隨著鏈條齒數(shù)多或轉(zhuǎn)速高，其嚙合頻率也相應(yīng)增大。嚙合頻率的決定因素包括鏈條齒數(shù)和鏈輪轉(zhuǎn)速。在實際工作中要想降低這種沖擊噪聲就需要對鏈傳動進(jìn)行減振降噪處理。在鏈傳動中，滾子的嚙合所產(chǎn)生的沖擊噪聲是最為顯著的噪音之一。其次，皮帶傳動所產(chǎn)生的噪聲與其振動密不可分，而皮帶振動則可分為軸向、側(cè)向、橫向和扭轉(zhuǎn)四種不同的類型。一些齒輪，如齒帶輪和多楔V形皮帶輪，在嚙合沖擊或傳動時摩擦等因素的作用下，產(chǎn)生了噪音。 ⑤發(fā)動機(jī)機(jī)體各部件之間的相互作用所產(chǎn)生的振動和輻射所產(chǎn)生的噪聲。發(fā)動機(jī)的工作原理決定了它所發(fā)

50、出的聲音具有一定頻率和強(qiáng)度，而且在不同轉(zhuǎn)速下其聲級大小也有較大差別。發(fā)動機(jī)的周期性往復(fù)運(yùn)動會引發(fā)各種零部件的振動，導(dǎo)致噪音傳遞到罩殼等零部件表面，從而使發(fā)動機(jī)產(chǎn)生振動并以聲波形式向外輻射傳播。發(fā)動機(jī)在運(yùn)行過程中發(fā)出的聲音可以通過空氣和燃油兩種途徑向外界擴(kuò)散。發(fā)動機(jī)的罩殼所產(chǎn)生的表面輻射是造成噪聲的主要根源。 2.2 胎噪與路噪形成機(jī)理 在汽車行駛的過程中，由于輪胎與地面之間的摩擦所產(chǎn)生的噪聲，我們將其稱為輪胎噪音；因為車輛本身振動或顛簸所發(fā)出的噪音，我們稱為車噪及風(fēng)噪。在汽車行駛的過程中，空氣進(jìn)入汽車內(nèi)部所產(chǎn)生的噪聲，以及路面上泥沙物質(zhì)對汽車底盤所產(chǎn)生的摩擦沖擊所產(chǎn)生的噪聲，我們將其稱為路

51、噪。因此，我們可以說，車輛行駛時產(chǎn)生的聲音都屬于胎噪或路噪中的一種。通常情況下，路面的平整程度并不盡如人意，因此導(dǎo)致輪胎產(chǎn)生噪音的原因也是千差萬別的。 2.2.1 輪胎噪音 (1) 眾所周知，輪胎是以滾動的方式前進(jìn)的，因此輪胎表面會以規(guī)則或不規(guī)則的塊狀不斷循環(huán)著撞擊地面，引起地面的振動，并以聲波的形式向周圍傳播撞擊噪音。在路面上行駛時，輪胎與路面之間會有一定的間隙，因此在這種情況下就出現(xiàn)了聲音的反射和折射現(xiàn)象，使之成為具有不同頻率成分的聲信號。當(dāng)花紋塊輕敲地面時，周圍的空氣因受到壓縮而變得更加密集，從而釋放出正聲壓，形成了一種特殊的聲學(xué)環(huán)境；后邊沿的空氣因受到擠壓和膨脹作用，使其體積減小，

52、密度降低，發(fā)出氣體聲，這就是所謂的氣壓噪聲。隨著花紋塊離開地面的時間推移，空氣逐漸變得稀疏，導(dǎo)致產(chǎn)生了負(fù)聲壓，從而形成了空氣擾動噪音，正負(fù)聲壓相互交織，最終形成了花紋塊的噪音[7]。 (2) 花紋槽所產(chǎn)生的泵浦振動所產(chǎn)生的噪聲。隨著輪胎在路面上不斷旋轉(zhuǎn)，胎面上的花紋槽也隨之旋轉(zhuǎn)，導(dǎo)致花紋槽內(nèi)的空氣不斷壓縮和釋放，從而不斷循環(huán)擠壓和膨脹，最終形成空氣渦流，引起泵浦噪聲。 (3) 隨機(jī)的沙聲。當(dāng)輪胎在路面上滾動時，由于路面的不平整，輪胎與路面的接觸不能完全貼合，從而導(dǎo)致了輪胎與路面的接觸不完全。因此在車輛行駛中，會有一部分空氣從輪胎間隙進(jìn)入到胎面上來。在胎面和路面之間形成各種間隙，這些間隙

53、內(nèi)的氣體在受到壓縮時會釋放出來，而在膨脹時則會吸入氣體，從而產(chǎn)生一種不規(guī)則的隨機(jī)沙聲。 (4) 輪胎溝槽內(nèi)的氣柱共鳴聲。當(dāng)花紋斑斕的輪胎在地面上旋轉(zhuǎn)并與地面接觸時，會形成一股氣流，形成一股氣流。這種現(xiàn)象被稱為空氣管聲共振。因為輪胎上的花紋形態(tài)各異，所以輪胎的溝槽長度和截面大小各不相同。當(dāng)空氣流動時，會形成一種固定的頻率，當(dāng)頻率與輪胎的特定發(fā)聲頻率相同時，空氣流會快速穿過花紋槽口，并在管內(nèi)引起諧振，從而產(chǎn)生共振。這種聲音會隨著車輪轉(zhuǎn)動不斷地產(chǎn)生變化，這就是所謂的“輪胎噪聲”現(xiàn)象。在此處，輪胎所產(chǎn)生的噪聲峰值達(dá)到了最高峰期。 2.2.2 路況噪聲 由于現(xiàn)實生活中的平面路況并不理想，路面常常呈

54、現(xiàn)出粗糙、凹凸不平的特征，同時還設(shè)有橫向和縱向的刻槽，其中縱向的刻槽由于與車輛的行駛方向一致，因此相較于橫向的噪聲而言，其噪聲更為微小。在汽車高速運(yùn)行時，車輪會發(fā)出較大的聲響，而這些響聲主要來自于車身振動。道路表面所呈現(xiàn)的特征，對于輪胎和路面所產(chǎn)生的噪音影響，具有相當(dāng)顯著的程度。汽車在高速路上高速運(yùn)轉(zhuǎn)時，會使車輪上附著的空氣流動而引起振動，這種振動傳遞到地面時會造成聲音傳播。輪胎在不同路況下的摩擦特性存在差異，因此產(chǎn)生的噪聲級也不盡相同，包括但不限于水泥路和砂石路。另外在一些特殊路段如曲線段或陡坡上行駛時也會引起較大的聲音。相較于粗糙的混凝土路面，光滑的柏油路面所產(chǎn)生的噪聲更為微弱。 2.3

55、 傳動機(jī)構(gòu)噪音形成機(jī)理 汽車傳動系統(tǒng)所產(chǎn)生的噪聲主要源自于軸承振動和齒輪傳動所產(chǎn)生的噪音。隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們對于車輛行駛速度也越來越高，這就導(dǎo)致了車輛傳動系統(tǒng)出現(xiàn)故障而造成的噪音問題。齒輪部分所產(chǎn)生的噪聲顯著，這是其最為顯著的特征。因此，對齒輪進(jìn)行誤差檢測對于降低變速器噪聲有著重要意義。每個基節(jié)的偏差都會導(dǎo)致齒輪在不斷分離和嚙合的過程中發(fā)生碰撞，每旋轉(zhuǎn)一個輪齒都會產(chǎn)生一次撞擊，由于齒輪的傳動系統(tǒng)和嚙合撞擊的頻率形成共振，因此會產(chǎn)生顯著的噪音。嚙合噪音的頻率： f=N×n60

56、 (2-5) 其中：N為齒帶輪齒數(shù)；n為齒帶輪轉(zhuǎn)速。 因此，皮帶傳動的主觀因素包括但不限于齒帶輪的設(shè)計合理性、材質(zhì)硬度、轉(zhuǎn)速、載荷、表面粗糙度以及齒形參數(shù)結(jié)構(gòu)。 2.4 進(jìn)排氣噪音形成機(jī)理 汽車所產(chǎn)生的噪音中，進(jìn)排氣所產(chǎn)生的噪聲是其中一個最為顯著的噪聲源。那么究竟什么時候會產(chǎn)生這樣大的噪音呢？眾所周知，進(jìn)氣系統(tǒng)所產(chǎn)生的噪音遠(yuǎn)低于排氣系統(tǒng)，然而這兩個系統(tǒng)都與發(fā)動機(jī)緊密相連。 2.4.1 進(jìn)氣系統(tǒng)噪音 進(jìn)氣噪音產(chǎn)生的原因一般是由于氣缸的赫姆霍茲共振噪音、渦流噪音、周期性壓力脈動噪音、輻射噪音、進(jìn)氣管氣柱共振噪音[8]。 (1) （1）當(dāng)我們將氣缸視為一個封閉的共振空間時，我們

57、可以觀察到氣缸內(nèi)的赫姆霍茲共振噪音，這是由于氣體壓力波的激發(fā)引起的。在一定范圍內(nèi)增加活塞運(yùn)動速度可使共振強(qiáng)度降低，但過高或過慢都不利于提高功率。發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速并不影響共振大小，然而氣缸容積、進(jìn)氣管長度和直線度卻是唯一決定因素。當(dāng)發(fā)動機(jī)的赫姆霍茲共振頻率與氣缸內(nèi)氣體壓力脈動的激勵頻率相等時，會引發(fā)氣缸內(nèi)的共振現(xiàn)象，從而導(dǎo)致輻射聲能達(dá)到最大值[8]。 圖2-3 發(fā)動機(jī)共振腔模型 (2-6) 公式中:c表示空氣中的聲速、r表示進(jìn)氣管半徑、l表示進(jìn)氣管長度、Vh表示進(jìn)氣管容積 (2) 渦流噪音

58、是當(dāng)氣流高速掠過進(jìn)氣門處時產(chǎn)生的高頻噪音，但因為進(jìn)氣門處的流通面不斷的發(fā)生變化，所以該處噪音頻率集中在1000Hz以上的范圍[8]。 (3) 進(jìn)氣管內(nèi)空氣在氣門的開開閉閉過程里，引起了氣體的速度、壓力和密度的周期性變化，形成了周期性的壓力脈動噪音[9]。 （4）由于進(jìn)氣系統(tǒng)腔體部件（包括空濾器和諧振腔）殼體動剛度或固有頻率較低，導(dǎo)致由節(jié)氣門開閉引起的周期性壓力脈動氣流激發(fā)殼體共振，從而引發(fā)低頻輻射噪音。排氣管管段振動導(dǎo)致管道內(nèi)壁產(chǎn)生彈性變形誘發(fā)流體聲發(fā)射源。高頻輻射噪音是由于渦流噪聲在進(jìn)氣管道內(nèi)穿過管壁所引起的。由于進(jìn)氣管的曲率過小，導(dǎo)致氣流產(chǎn)生摩擦噪音，從而產(chǎn)生高頻噪音輻射。 (5)

59、進(jìn)氣管氣柱共振噪音：進(jìn)氣管在進(jìn)氣門關(guān)閉時變成了一個一邊打開一邊關(guān)閉等截面管，產(chǎn)生氣柱諧振系統(tǒng)[9]。管道變長，則共振的頻率就下降，阻尼就變大。 2.4.2 排氣系統(tǒng)噪音 該排氣系統(tǒng)由包括沖擊噪音、氣流摩擦噪音、空氣噪音和輻射噪音在內(nèi)的主要噪音源構(gòu)成，使其成為除發(fā)動機(jī)以外最大的噪聲源之一。在現(xiàn)代汽車上，排氣系統(tǒng)被視為是最重要的聲學(xué)部件之一，它能有效地降低車輛噪聲，提高燃油經(jīng)濟(jì)性并減少尾氣排放。發(fā)動機(jī)不僅與進(jìn)氣系統(tǒng)相連，還與排氣系統(tǒng)相連，該排氣系統(tǒng)由多支排氣管到尾管的各個組件構(gòu)成。 (1) 沖擊噪音。由于排氣管中氣體流動速度的不穩(wěn)定性，可能會對管道壁造成一定程度的沖擊，導(dǎo)致噪聲的產(chǎn)生。當(dāng)管道

60、的構(gòu)造或橫截面發(fā)生變化時，也可能導(dǎo)致沖擊噪聲的變異。 (2) 氣流摩擦噪音。因為管道中氣體流動的速度很高，所以氣體流在管道壁內(nèi)產(chǎn)生摩擦，形成紊流，引起擾動版的振動輻射噪聲，且當(dāng)氣體流到尾管時發(fā)出更大噪聲[10]。 (3) 空氣噪音?？赵胍话闶窃诎l(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時，運(yùn)動所形成的壓力波不斷的在排氣管道之間的傳遞所形成[10]。因為該氣體一般情況下比較穩(wěn)定，故排氣管道的結(jié)構(gòu)與直徑?jīng)Q定了空氣噪聲的大小。 (4) 輻射噪音。由于排氣管道和一些消聲的元件在機(jī)械振動的作用下激起或是排氣管內(nèi)流體的壓力波引起了振動，而這些表面的結(jié)構(gòu)將會對外把聲音傳遞出去，從而形成輻射噪聲[10]。 表2-2 車內(nèi)共鳴聲產(chǎn)生

61、分析 聲音類型 發(fā)生車速 頻率 聲音出現(xiàn)位置（陰影部分） 說明 低速 轟鳴聲 發(fā)生于40km/h以下 30-60Hz 車身和底板在行駛中受到扭曲變形和振動 中速 轟鳴聲 發(fā)生于40-100km/h 60-100Hz 由于車內(nèi)空腔共鳴所致（在車內(nèi)后座范圍感覺較強(qiáng)） 高速 轟鳴聲 發(fā)生于100-140km/h 100-200Hz 在前排座椅范圍感覺較強(qiáng) 2.5 空氣動力噪音形成機(jī)理 空氣動力噪音源于空氣在流動過程中與物體碰撞所產(chǎn)生的渦流，或是受到壓力、空氣擾動等因素的影響而產(chǎn)生的噪音。汽車行駛時的振動、噪聲以及發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)中所發(fā)出的響聲統(tǒng)稱為汽

62、車內(nèi)部共鳴聲和車外轟鳴聲。根據(jù)表2-2所呈現(xiàn)的分析結(jié)果，我們可以推斷出車速的差異會對車內(nèi)共鳴聲產(chǎn)生不同的影響，同時也會對聲音和頻率產(chǎn)生不同程度的空氣動力影響。 （1）汽車在高速行駛時，由于與周圍空氣的摩擦作用，會產(chǎn)生一種名為“車身噪音”的噪音。這種噪音主要是由于在車身上安裝了很多金屬零件而引起的，如發(fā)動機(jī)罩、保險杠等部位。隨著汽車表面的光滑度增加，氣流所帶來的沖擊強(qiáng)度也隨之增加，從而導(dǎo)致噪音水平的上升。當(dāng)汽車表面的桿狀物體——天線或行李架——受到氣流的作用時，會產(chǎn)生單調(diào)的渦流噪聲。 （2）車內(nèi)的聲波在空氣壓力的作用下，突破了車表面的限制，進(jìn)入車內(nèi)，與空腔相互作用，形成了低頻噪音。

63、 (3) 風(fēng)扇轉(zhuǎn)動的噪音：由渦流噪音和旋轉(zhuǎn)噪音共同組成的。因風(fēng)扇的轉(zhuǎn)動，使周 圍的氣體形成渦流，而渦流又因力的作用容易分裂成小的渦流，從而使空氣發(fā)生擾動，產(chǎn)生壓縮與稀流的過程從而產(chǎn)生了渦流噪音[13]。而旋轉(zhuǎn)噪聲是由于風(fēng)扇葉片的周期性旋轉(zhuǎn)切割空氣，激發(fā)空氣脈動阻力形成的。 (4) 渦輪增壓器運(yùn)轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的噪音：與這風(fēng)扇噪聲的形成機(jī)理極為的相似。由于其旋轉(zhuǎn)速度較快，因此其所產(chǎn)生的噪音主要表現(xiàn)為旋轉(zhuǎn)噪聲，并具有高頻特性。當(dāng)渦輪旋轉(zhuǎn)時，周圍的氣體會迅速形成渦流，從而引發(fā)空氣擾動現(xiàn)象，導(dǎo)致壓縮和稀流的產(chǎn)生，同時產(chǎn)生渦流噪聲。 2.6 車內(nèi)噪音形成機(jī)理 車內(nèi)噪音是指汽車內(nèi)部產(chǎn)生的聲音和來自外界的

64、噪音之和。它是由發(fā)動機(jī)、輪胎、排氣管以及車身、車窗等多種因素產(chǎn)生的聲音混合而成，對駕乘人員的舒適度和駕駛安全都有很大的影響。 車內(nèi)噪音會導(dǎo)致駕駛員疲勞、注意力不集中、反應(yīng)遲鈍，而這些都會增加交通事故發(fā)生的可能性。此外，車內(nèi)噪音還會對乘客的體驗造成負(fù)面影響，降低行車的舒適度和體驗感。 為了降低車內(nèi)噪音，汽車制造商使用了一些方法，如對車門、天窗、側(cè)窗等部位進(jìn)行加強(qiáng)和隔音設(shè)計，增加汽車的密封性，使用降噪隔音材料等。同時，使用靜音輪胎、液力支架等降低發(fā)動機(jī)和輪胎產(chǎn)生的噪音，采用更加先進(jìn)的消音技術(shù)，如有效減少排氣管噪音的進(jìn)氣裝置等。這些技術(shù)的應(yīng)用可以降低車內(nèi)噪音水平，提高行車舒適度和安全性。除此之外

65、，駕乘人員還可以采取一些措施，如佩戴隔音耳機(jī)、開啟車內(nèi)音響降低噪音干擾等，來減輕車內(nèi)噪音的影響。 3 汽車噪音分析中存在的問題 當(dāng)汽車行駛時，其所產(chǎn)生的噪聲源數(shù)量與其所面臨的問題數(shù)量成正比。所以說，對于汽車噪聲問題的解決需要從多方面著手分析。我們可以將汽車發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的噪音問題、傳動機(jī)構(gòu)齒輪嚙合噪音、汽車行駛中產(chǎn)生的路噪和胎噪問題以及行駛過程中的中風(fēng)激勵噪音問題歸納為三個主要方面的問題：燃燒噪音、機(jī)械零件的摩擦碰撞問題和空氣流與固體的摩擦噪音問題，這些問題的出現(xiàn)與車身設(shè)計、當(dāng)前工藝水平以及零部件的安裝組合的合理性密切相關(guān)。其中，燃燒噪音是最主要的一種噪聲源，也就是人們通常所說的“噪音污

66、染”問題。接下來，我們將詳細(xì)探討各種噪音源所面臨的具體問題以及其根源所在。 3.1 發(fā)動機(jī)噪音分析存在的問題 發(fā)動機(jī)的噪聲對整車的噪聲貢獻(xiàn)了一半，若想降低整車的噪聲水平，關(guān)鍵在于降低發(fā)動機(jī)的噪聲水平。如下表所示，我們可以了解到發(fā)動機(jī)的各大噪音源的頻率，及其大概問題來源。 表3-1 汽車發(fā)動機(jī)各主要噪音源噪音的頻率范圍 噪音源 頻率范圍/Hz 備 注 燃燒 500-8000 汽油機(jī)集中在500-4000Hz，柴油機(jī)范圍廣 活塞敲擊 2000-8000 與轉(zhuǎn)速和缸數(shù)有關(guān) 進(jìn)、排氣門 500-2000 與轉(zhuǎn)速和氣門有關(guān) 冷卻風(fēng)扇 200-2000 與轉(zhuǎn)速和葉片數(shù)有關(guān) 進(jìn)氣 50-5000 周期進(jìn)氣>200Hz，進(jìn)氣渦流<1kHz 排氣 50-5000 排氣渦流>1kHz 噴油泵 >2000 與轉(zhuǎn)速和分泵數(shù)有關(guān) 齒輪 <4000 與轉(zhuǎn)速、齒輪等有關(guān) 輔機(jī)皮帶 >4000 與轉(zhuǎn)速、不對中、摩擦系數(shù)等有關(guān) 正時皮帶 >4000 與轉(zhuǎn)速、齒輪等有關(guān) 3.1.1 發(fā)動機(jī)燃燒噪音分析存在的問題 發(fā)動機(jī)氣缸燃燒噪音的根本影響因素