车身灵敏度控制及噪声振动分析

1.传递函数与灵敏度

在一个系统中施加输入激励，就会产生输出响应，如图1-30所示。输出响应与输入激励的比值被称为传递函数，用H（ω）表示，即

式中，X（ω）、Y（ω）分别表示输入和输出函数。

图1-30 系统中输入、输出的关系

车身是一个系统，外界的噪声和施加在车身上的振动是输入，而车内的噪声和振动是响应。比如在车身动力总成悬置安装点上敲击一下，即将振动输入给车身；在车内产生的噪声和转向盘上的振动就是输出。车内噪声响应与悬置点振动激励的比值就是噪声对振动的传递函数，转向盘振动与悬置点振动的比值就是振动对振动的传递函数。

在车身噪声振动分析中，经常采用灵敏度这个词。灵敏度是指一个系统中输出响应对输入激励的灵敏程度。其实，灵敏度就是传递函数，只是在汽车NVH分析中，人们习惯了使用这个词，是为了强调输出对输入的敏感程度。例如在A车悬置点上敲击1N的力，在车内产生了55dB（A）的声音，其灵敏度就是55dB/N；在B车上用1N的力敲击同样的悬置点位置，而车内声音是60dB（A），其灵敏度就是60dB/N。可以说在某个位置输入力时，B车声音对力的灵敏度比A车高。

灵敏度反映的是系统特征。对一个线形系统来说，灵敏度与输入和输出没有关系；但是对于一个非线性系统，灵敏度不仅与系统有关，还与输入和输出有关。汽车上有很多非线性系统，比如座椅，当外界激励大小发生变化时，座垫振动响应对座椅导轨振动激励的灵敏度是随着激励大小而变化的。严格来讲，车身是一个非线性系统，但是在工程上可以把车身近似看成一个线性系统。从这层意义上讲，灵敏度反映了系统的特征。

车身的灵敏度有两类：结构灵敏度和声学灵敏度。结构灵敏度又可以分为声振传递函数、振振传递函数和原点动刚度。

2.结构灵敏度

结构灵敏度反映了车身结构振动对车内噪声和振动的影响程度，即在车身上施加力或者振动激励时，在车内引起的噪声和振动的敏感程度。

车身上有很多点承受外界激励，如动力总成将激励力施加到悬置点上，排气系统将力施加到排气挂钩上，路面-悬架将力施加到减振器和弹簧支座上，传动轴系将力施加在轴承座上等。

在单位激励力的作用下，车内产生噪声大小的程度被称为声振灵敏度，或者表述为车内噪声与单位激励力的比值。声振灵敏度用（P/F）表示，P表述车内声压，F表述施加在车身上的力。

在单位激励力的作用下，转向盘、座椅、地板等处产生振动大小的程度，被称为振振灵敏度，或者表述为车内振动与单位激励力的比值。振振灵敏度用（V/F）表示，V表述车内振动，F表述施加在车身上的力。

结构灵敏度反映的是结构声向车内的传递。图1-31表示声振灵敏度和振振灵敏度的传递过程。

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图1-31 声振灵敏度和振振灵敏度的传递过程

控制声振灵敏度和振振灵敏度是控制结构声传递的关键。这两个灵敏度应该控制到一定的范围内，例如声振灵敏度一般要小于55dB/N。

车身上承受外力部位的刚度对结构灵敏度的传递非常重要。动刚度是指力激励与位移响应的比值，是频率的函数。将力激励与同一点的位移响应之比称为原点动刚度。“原点”表示激励和响应在同一个点。原点动刚度反映了该点的结构强弱。如果车身激励点的原点动刚度低，那么结构灵敏度大。因此，原点动刚度是控制结构灵敏度大小的重要因素。

3.声学灵敏度

声源传递到车身时，一部分被反射回去，一部分被车身吸收，还有一部分透过车身传递到车内。声学灵敏度是指车内噪声声压与车外声源声压的比值，用P_in/P_out表示（P_in和P_out分别为车内声压和车外声压）。声学灵敏度是声音对声音的传递函数，所以也称为声声灵敏度。

车身外面的主要声源有：发动机声源、排气尾管声源、进气口声源、轮胎与路面摩擦产生的声源等。当这些声音传递到车内时，经过了车身这道屏障。图1-32表示声学灵敏度的传递过程。声学灵敏度反映了外界噪声源对车内噪声的影响，它取决于车身的隔声和吸声性能。

图1-32 声学灵敏度的传递过程

4.灵敏度分布图

灵敏度是频率的函数。将不同传递路径的灵敏度画在一张图上，就可以看出每条路径对车内噪声和振动在不同频率的贡献，这张图就是灵敏度分布图。灵敏度分布图有两种形式，第一种是曲线形式，如图1-33所示，横坐标是频率，纵坐标是灵敏度值。图1-33是几条结构声传递路径的声振灵敏度，响应是车内驾驶人右耳噪声，激励有发动机左悬置、右悬置、后悬置、排气挂钩等。

灵敏度分布图的第二种形式是彩色图，如图1-34所示，横坐标是频率，纵坐标上的每个横条表示一条传递通道的灵敏度，颜色代表灵敏度值。在这张图上，有左悬置、右悬置、后悬置（分别在X、Y和Z三个方向上）以及几个排气挂钩的灵敏度值。

图1-33 声振灵敏度（声压对激励力的灵敏度）曲线图

图1-34 声振灵敏度彩色图（见彩插）

有了这些灵敏度分布图，就可以一目了然地看到某个频率上噪声主要的传递通道。