1.复合隔声与吸声结构
车身上多数声学包装结构是吸声材料和隔声材料的组合,如前壁板隔声垫、地毯垫等。图4-58给出了几种典型吸声部件与隔声部件的不同组合。
材料的吸声性能和隔声性能往往是交织在一起的。吸声材料也有一定的隔声性能,但主要起吸声作用;同样,隔声材料也有吸声性能,但主要起隔声作用。图4-59显示了声波在吸声材料和隔声材料中的传播过程。声波进入吸声材料和隔声材料后,不断地入射、反射和透射,最后衰减,达到了降低声音的目的。
图4-58 隔声与吸声结构的组合
图4-59 声波在吸声和隔声 材料中的传播过程
2.前壁板声学包装结构
图4-60是一个前壁板和隔声垫的示意图。声学包装结构由吸声层和隔声层组成。吸声层通常采用PU泡沫或者棉毡,隔声层通常采用EVA。EVA具有一定的质量,能起到较好的隔声作用。如果把前壁板也作为隔声层,那么这个组合的结构就由三层组成:钢板隔声层、吸声层和隔声层。钢板是很好的隔声材料,但是车身钢板的厚度在1mm左右,并不能有效地隔离来自发动机传递到车内的声音,因此要增加声学包装来提升隔声能力。
图4-61是某车在加速情况下,有和没有隔声垫的车内噪声比较。当没有隔声垫时,车内噪声增加,特别在中高频段,比如在2000Hz时,噪声比有隔声垫的情况高出了3dB(A)。
图4-60 前壁板和隔声垫的示意图
图4-61 有和没有隔声垫的车内噪声图
PU泡沫的成本较高,因此有些车的前壁板隔声垫不用PU泡沫,不用EVA隔声层,而是用双层毛毡来代替。双层毛毡吸声能力较强,但是它质量较小,隔声能力会有所降低。
图4-62 隔声垫与前壁板贴合
前壁板隔声垫的隔声能力不仅与钣金的厚度、吸声层的吸声能力和隔声层的隔声能力有关,而且与它与钣金贴合的程度有关。图4-62为隔声垫与前壁板贴合的两种情况。图4-62a显示两者贴合得非常好,透过钣金的噪声首先被吸声层吸收一部分,然后被隔声层隔离一部分,传递到车内的噪声大大降低。图4-62b表示两者贴合不好,透过钣金的噪声会透过缝隙直接传递到车内,隔声层起的作用大大降低。
3.地毯声学包装结构(www.xing528.com)
图4-63为典型的地毯声学包装结构,它由地毯衬垫、隔声层和面料层组成。地毯衬垫材料为泡沫或者毛毡,起吸声作用。面料主要起装饰作用,有的也具有一点隔声和吸声性能。如果将地板考虑成隔声层,那么“地板-衬垫-隔声层”就组成了一个双层隔声系统。它的隔声能力与隔声层的面密度和地板厚度有关。图4-64所示为某车加速时,有和没有地毯的车内噪声比较。有地毯的车内噪声比没有地毯的低,特别在中高频段,地毯能使噪声降低2~8dB(A)。
图4-63 典型的地毯声学包装结构
4.复合夹层玻璃
车身上的玻璃主要有前风窗玻璃、后风窗玻璃、门窗玻璃。近年来,出现了全景天窗,即整个顶棚都是由玻璃组成。本章第四节介绍了车身钢板和玻璃的吻合频率。钢板的吻合频率在10000Hz以上,车外这么高频率的激励源很少,因此钢板一般不会遇到吻合频率被激励起来的情况。玻璃的吻合频率多在2500~3500Hz之间,这个频段内的外界激励源很多,因此玻璃都会遇到吻合频率带来的隔声量降低的问题。图4-65所示为玻璃厚度分别为4mm和5mm的声传递损失曲线,在3000~4000Hz频率范围内,隔声量降低,这是由于吻合效应所导致的。
为了弥补吻合效应引起的声传递损失降低,近年来,一种复合夹层玻璃结构开始在汽车上得到应用。复合夹层玻璃是在两层玻璃之间夹一层很薄的PVB胶片,如图4-66所示。图4-67所示为同样厚度的夹层玻璃和普通玻璃的声传递损失曲线比较。在3000~4000Hz的频率范围内,普通玻璃的声传递损失下降,出现了一个低谷,但是夹层玻璃却没有这个现象。夹层玻璃声传递损失提高有三个原因:一是避开了单层玻璃所产生的吻合效应问题;二是夹层玻璃形成了一个双层隔声结构,改变了单层玻璃的隔声特征;三是PVB材料具有一定的阻尼作用。
图4-64 有和没有地毯的车内噪声比较
图4-65 玻璃的声传递损失曲线
图4-66 复合夹层玻璃结构
夹层玻璃已经广泛应用到汽车前风窗玻璃上,特别是中高级轿车。在高级轿车上,门窗玻璃也开始使用夹层玻璃。
5.夹心层复合钢板结构
第三章详细地介绍了复合钢板的阻尼作用。与传统的单层钢板相比,复合钢板不仅降低了板的振动,而且隔声效果也得到提升。图3-60是两种前壁板组合结构的比较。图a是传统结构,由四层结构组成,图b是采用了复合板的结构,由两层组成。
图4-67 同样厚度的夹层玻璃和普通玻璃的声传递损失曲线比较
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